This is a live mirror of the Perl 5 development currently hosted at https://github.com/perl/perl5
Document offset hack
[perl5.git] / pod / perlhack.pod
1 =head1 NAME
2
3 perlhack - How to hack at the Perl internals
4
5 =head1 DESCRIPTION
6
7 This document attempts to explain how Perl development takes place,
8 and ends with some suggestions for people wanting to become bona fide
9 porters.
10
11 The perl5-porters mailing list is where the Perl standard distribution
12 is maintained and developed.  The list can get anywhere from 10 to 150
13 messages a day, depending on the heatedness of the debate.  Most days
14 there are two or three patches, extensions, features, or bugs being
15 discussed at a time.
16
17 A searchable archive of the list is at:
18
19     http://www.xray.mpe.mpg.de/mailing-lists/perl5-porters/
20
21 The list is also archived under the usenet group name
22 C<perl.porters-gw> at:
23
24     http://www.deja.com/
25
26 List subscribers (the porters themselves) come in several flavours.
27 Some are quiet curious lurkers, who rarely pitch in and instead watch
28 the ongoing development to ensure they're forewarned of new changes or
29 features in Perl.  Some are representatives of vendors, who are there
30 to make sure that Perl continues to compile and work on their
31 platforms.  Some patch any reported bug that they know how to fix,
32 some are actively patching their pet area (threads, Win32, the regexp
33 engine), while others seem to do nothing but complain.  In other
34 words, it's your usual mix of technical people.
35
36 Over this group of porters presides Larry Wall.  He has the final word
37 in what does and does not change in the Perl language.  Various
38 releases of Perl are shepherded by a ``pumpking'', a porter
39 responsible for gathering patches, deciding on a patch-by-patch
40 feature-by-feature basis what will and will not go into the release.
41 For instance, Gurusamy Sarathy is the pumpking for the 5.6 release of
42 Perl.
43
44 In addition, various people are pumpkings for different things.  For
45 instance, Andy Dougherty and Jarkko Hietaniemi share the I<Configure>
46 pumpkin, and Tom Christiansen is the documentation pumpking.
47
48 Larry sees Perl development along the lines of the US government:
49 there's the Legislature (the porters), the Executive branch (the
50 pumpkings), and the Supreme Court (Larry).  The legislature can
51 discuss and submit patches to the executive branch all they like, but
52 the executive branch is free to veto them.  Rarely, the Supreme Court
53 will side with the executive branch over the legislature, or the
54 legislature over the executive branch.  Mostly, however, the
55 legislature and the executive branch are supposed to get along and
56 work out their differences without impeachment or court cases.
57
58 You might sometimes see reference to Rule 1 and Rule 2.  Larry's power
59 as Supreme Court is expressed in The Rules:
60
61 =over 4
62
63 =item 1
64
65 Larry is always by definition right about how Perl should behave.
66 This means he has final veto power on the core functionality.
67
68 =item 2
69
70 Larry is allowed to change his mind about any matter at a later date,
71 regardless of whether he previously invoked Rule 1.
72
73 =back
74
75 Got that?  Larry is always right, even when he was wrong.  It's rare
76 to see either Rule exercised, but they are often alluded to.
77
78 New features and extensions to the language are contentious, because
79 the criteria used by the pumpkings, Larry, and other porters to decide
80 which features should be implemented and incorporated are not codified
81 in a few small design goals as with some other languages.  Instead,
82 the heuristics are flexible and often difficult to fathom.  Here is
83 one person's list, roughly in decreasing order of importance, of
84 heuristics that new features have to be weighed against:
85
86 =over 4
87
88 =item Does concept match the general goals of Perl?
89
90 These haven't been written anywhere in stone, but one approximation
91 is:
92
93  1. Keep it fast, simple, and useful.
94  2. Keep features/concepts as orthogonal as possible.
95  3. No arbitrary limits (platforms, data sizes, cultures).
96  4. Keep it open and exciting to use/patch/advocate Perl everywhere.
97  5. Either assimilate new technologies, or build bridges to them.
98
99 =item Where is the implementation?
100
101 All the talk in the world is useless without an implementation.  In
102 almost every case, the person or people who argue for a new feature
103 will be expected to be the ones who implement it.  Porters capable
104 of coding new features have their own agendas, and are not available
105 to implement your (possibly good) idea.
106
107 =item Backwards compatibility
108
109 It's a cardinal sin to break existing Perl programs.  New warnings are
110 contentious--some say that a program that emits warnings is not
111 broken, while others say it is.  Adding keywords has the potential to
112 break programs, changing the meaning of existing token sequences or
113 functions might break programs.
114
115 =item Could it be a module instead?
116
117 Perl 5 has extension mechanisms, modules and XS, specifically to avoid
118 the need to keep changing the Perl interpreter.  You can write modules
119 that export functions, you can give those functions prototypes so they
120 can be called like built-in functions, you can even write XS code to
121 mess with the runtime data structures of the Perl interpreter if you
122 want to implement really complicated things.  If it can be done in a
123 module instead of in the core, it's highly unlikely to be added.
124
125 =item Is the feature generic enough?
126
127 Is this something that only the submitter wants added to the language,
128 or would it be broadly useful?  Sometimes, instead of adding a feature
129 with a tight focus, the porters might decide to wait until someone
130 implements the more generalized feature.  For instance, instead of
131 implementing a ``delayed evaluation'' feature, the porters are waiting
132 for a macro system that would permit delayed evaluation and much more.
133
134 =item Does it potentially introduce new bugs?
135
136 Radical rewrites of large chunks of the Perl interpreter have the
137 potential to introduce new bugs.  The smaller and more localized the
138 change, the better.
139
140 =item Does it preclude other desirable features?
141
142 A patch is likely to be rejected if it closes off future avenues of
143 development.  For instance, a patch that placed a true and final
144 interpretation on prototypes is likely to be rejected because there
145 are still options for the future of prototypes that haven't been
146 addressed.
147
148 =item Is the implementation robust?
149
150 Good patches (tight code, complete, correct) stand more chance of
151 going in.  Sloppy or incorrect patches might be placed on the back
152 burner until the pumpking has time to fix, or might be discarded
153 altogether without further notice.
154
155 =item Is the implementation generic enough to be portable?
156
157 The worst patches make use of a system-specific features.  It's highly
158 unlikely that nonportable additions to the Perl language will be
159 accepted.
160
161 =item Is there enough documentation?
162
163 Patches without documentation are probably ill-thought out or
164 incomplete.  Nothing can be added without documentation, so submitting
165 a patch for the appropriate manpages as well as the source code is
166 always a good idea.  If appropriate, patches should add to the test
167 suite as well.
168
169 =item Is there another way to do it?
170
171 Larry said ``Although the Perl Slogan is I<There's More Than One Way
172 to Do It>, I hesitate to make 10 ways to do something''.  This is a
173 tricky heuristic to navigate, though--one man's essential addition is
174 another man's pointless cruft.
175
176 =item Does it create too much work?
177
178 Work for the pumpking, work for Perl programmers, work for module
179 authors, ...  Perl is supposed to be easy.
180
181 =item Patches speak louder than words
182
183 Working code is always preferred to pie-in-the-sky ideas.  A patch to
184 add a feature stands a much higher chance of making it to the language
185 than does a random feature request, no matter how fervently argued the
186 request might be.  This ties into ``Will it be useful?'', as the fact
187 that someone took the time to make the patch demonstrates a strong
188 desire for the feature.
189
190 =back
191
192 If you're on the list, you might hear the word ``core'' bandied
193 around.  It refers to the standard distribution.  ``Hacking on the
194 core'' means you're changing the C source code to the Perl
195 interpreter.  ``A core module'' is one that ships with Perl.
196
197 The source code to the Perl interpreter, in its different versions, is
198 kept in a repository managed by a revision control system (which is
199 currently the Perforce program, see http://perforce.com/).  The
200 pumpkings and a few others have access to the repository to check in
201 changes.  Periodically the pumpking for the development version of Perl
202 will release a new version, so the rest of the porters can see what's
203 changed.  The current state of the main trunk of repository, and patches
204 that describe the individual changes that have happened since the last
205 public release are available at this location:
206
207     ftp://ftp.linux.activestate.com/pub/staff/gsar/APC/
208
209 Selective parts are also visible via the rsync protocol.  To get all
210 the individual changes to the mainline since the last development
211 release, use the following command:
212
213     rsync -avz rsync://ftp.linux.activestate.com/perl-diffs perl-diffs
214
215 Use this to get the latest source tree in full:
216
217     rsync -avz rsync://ftp.linux.activestate.com/perl-current perl-current
218
219 Needless to say, the source code in perl-current is usually in a perpetual
220 state of evolution.  You should expect it to be very buggy.  Do B<not> use
221 it for any purpose other than testing and development.
222
223 Always submit patches to I<perl5-porters@perl.org>.  This lets other
224 porters review your patch, which catches a surprising number of errors
225 in patches.  Either use the diff program (available in source code
226 form from I<ftp://ftp.gnu.org/pub/gnu/>), or use Johan Vromans'
227 I<makepatch> (available from I<CPAN/authors/id/JV/>).  Unified diffs
228 are preferred, but context diffs are accepted.  Do not send RCS-style
229 diffs or diffs without context lines.  More information is given in
230 the I<Porting/patching.pod> file in the Perl source distribution.
231 Please patch against the latest B<development> version (e.g., if
232 you're fixing a bug in the 5.005 track, patch against the latest
233 5.005_5x version).  Only patches that survive the heat of the
234 development branch get applied to maintenance versions.
235
236 Your patch should update the documentation and test suite.
237
238 To report a bug in Perl, use the program I<perlbug> which comes with
239 Perl (if you can't get Perl to work, send mail to the address
240 I<perlbug@perl.com> or I<perlbug@perl.org>).  Reporting bugs through
241 I<perlbug> feeds into the automated bug-tracking system, access to
242 which is provided through the web at I<http://bugs.perl.org/>.  It
243 often pays to check the archives of the perl5-porters mailing list to
244 see whether the bug you're reporting has been reported before, and if
245 so whether it was considered a bug.  See above for the location of
246 the searchable archives.
247
248 The CPAN testers (I<http://testers.cpan.org/>) are a group of
249 volunteers who test CPAN modules on a variety of platforms.  Perl Labs
250 (I<http://labs.perl.org/>) automatically tests Perl source releases on
251 platforms and gives feedback to the CPAN testers mailing list.  Both
252 efforts welcome volunteers.
253
254 It's a good idea to read and lurk for a while before chipping in.
255 That way you'll get to see the dynamic of the conversations, learn the
256 personalities of the players, and hopefully be better prepared to make
257 a useful contribution when do you speak up.
258
259 If after all this you still think you want to join the perl5-porters
260 mailing list, send mail to I<perl5-porters-subscribe@perl.org>.  To
261 unsubscribe, send mail to I<perl5-porters-unsubscribe@perl.org>.
262
263 To hack on the Perl guts, you'll need to read the following things:
264
265 =over 3
266
267 =item L<perlguts>
268
269 This is of paramount importance, since it's the documentation of what
270 goes where in the Perl source. Read it over a couple of times and it
271 might start to make sense - don't worry if it doesn't yet, because the
272 best way to study it is to read it in conjunction with poking at Perl
273 source, and we'll do that later on.
274
275 You might also want to look at Gisle Aas's illustrated perlguts -
276 there's no guarantee that this will be absolutely up-to-date with the
277 latest documentation in the Perl core, but the fundamentals will be
278 right. (http://gisle.aas.no/perl/illguts/)
279
280 =item L<perlxstut> and L<perlxs>
281
282 A working knowledge of XSUB programming is incredibly useful for core
283 hacking; XSUBs use techniques drawn from the PP code, the portion of the
284 guts that actually executes a Perl program. It's a lot gentler to learn
285 those techniques from simple examples and explanation than from the core
286 itself.
287
288 =item L<perlapi>
289
290 The documentation for the Perl API explains what some of the internal
291 functions do, as well as the many macros used in the source.
292
293 =item F<Porting/pumpkin.pod>
294
295 This is a collection of words of wisdom for a Perl porter; some of it is
296 only useful to the pumpkin holder, but most of it applies to anyone
297 wanting to go about Perl development.
298
299 =item The perl5-porters FAQ
300
301 This is posted to perl5-porters at the beginning on every month, and
302 should be available from http://perlhacker.org/p5p-faq; alternatively,
303 you can get the FAQ emailed to you by sending mail to
304 C<perl5-porters-faq@perl.org>. It contains hints on reading
305 perl5-porters, information on how perl5-porters works and how Perl
306 development in general works.
307
308 =back
309
310 =head2 Finding Your Way Around
311
312 Perl maintenance can be split into a number of areas, and certain people
313 (pumpkins) will have responsibility for each area. These areas sometimes
314 correspond to files or directories in the source kit. Among the areas are:
315
316 =over 3
317
318 =item Core modules
319
320 Modules shipped as part of the Perl core live in the F<lib/> and F<ext/>
321 subdirectories: F<lib/> is for the pure-Perl modules, and F<ext/>
322 contains the core XS modules.
323
324 =item Documentation
325
326 Documentation maintenance includes looking after everything in the
327 F<pod/> directory, (as well as contributing new documentation) and
328 the documentation to the modules in core.
329
330 =item Configure
331
332 The configure process is the way we make Perl portable across the
333 myriad of operating systems it supports. Responsibility for the
334 configure, build and installation process, as well as the overall
335 portability of the core code rests with the configure pumpkin - others
336 help out with individual operating systems.
337
338 The files involved are the operating system directories, (F<win32/>,
339 F<os2/>, F<vms/> and so on) the shell scripts which generate F<config.h>
340 and F<Makefile>, as well as the metaconfig files which generate
341 F<Configure>. (metaconfig isn't included in the core distribution.)
342
343 =item Interpreter
344
345 And of course, there's the core of the Perl interpreter itself. Let's
346 have a look at that in a little more detail.
347
348 =back
349
350 Before we leave looking at the layout, though, don't forget that
351 F<MANIFEST> contains not only the file names in the Perl distribution,
352 but short descriptions of what's in them, too. For an overview of the
353 important files, try this:
354
355     perl -lne 'print if /^[^\/]+\.[ch]\s+/' MANIFEST
356
357 =head2 Elements of the interpreter
358
359 The work of the interpreter has two main stages: compiling the code
360 into the internal representation, or bytecode, and then executing it.
361 L<perlguts/Compiled code> explains exactly how the compilation stage
362 happens.
363
364 Here is a short breakdown of perl's operation:
365
366 =over 3
367
368 =item Startup
369
370 The action begins in F<perlmain.c>. (or F<miniperlmain.c> for miniperl)
371 This is very high-level code, enough to fit on a single screen, and it
372 resembles the code found in L<perlembed>; most of the real action takes
373 place in F<perl.c>
374
375 First, F<perlmain.c> allocates some memory and constructs a Perl
376 interpreter:
377
378     1 PERL_SYS_INIT3(&argc,&argv,&env);
379     2
380     3 if (!PL_do_undump) {
381     4     my_perl = perl_alloc();
382     5     if (!my_perl)
383     6         exit(1);
384     7     perl_construct(my_perl);
385     8     PL_perl_destruct_level = 0;
386     9 }
387
388 Line 1 is a macro, and its definition is dependent on your operating
389 system. Line 3 references C<PL_do_undump>, a global variable - all
390 global variables in Perl start with C<PL_>. This tells you whether the
391 current running program was created with the C<-u> flag to perl and then
392 F<undump>, which means it's going to be false in any sane context.
393
394 Line 4 calls a function in F<perl.c> to allocate memory for a Perl
395 interpreter. It's quite a simple function, and the guts of it looks like
396 this:
397
398     my_perl = (PerlInterpreter*)PerlMem_malloc(sizeof(PerlInterpreter));
399
400 Here you see an example of Perl's system abstraction, which we'll see
401 later: C<PerlMem_malloc> is either your system's C<malloc>, or Perl's
402 own C<malloc> as defined in F<malloc.c> if you selected that option at
403 configure time.
404
405 Next, in line 7, we construct the interpreter; this sets up all the
406 special variables that Perl needs, the stacks, and so on.
407
408 Now we pass Perl the command line options, and tell it to go:
409
410     exitstatus = perl_parse(my_perl, xs_init, argc, argv, (char **)NULL);
411     if (!exitstatus) {
412         exitstatus = perl_run(my_perl);
413     }
414
415
416 C<perl_parse> is actually a wrapper around C<S_parse_body>, as defined
417 in F<perl.c>, which processes the command line options, sets up any
418 statically linked XS modules, opens the program and calls C<yyparse> to
419 parse it.
420
421 =item Parsing
422
423 The aim of this stage is to take the Perl source, and turn it into an op
424 tree. We'll see what one of those looks like later. Strictly speaking,
425 there's three things going on here.
426
427 C<yyparse>, the parser, lives in F<perly.c>, although you're better off
428 reading the original YACC input in F<perly.y>. (Yes, Virginia, there
429 B<is> a YACC grammar for Perl!) The job of the parser is to take your
430 code and `understand' it, splitting it into sentences, deciding which
431 operands go with which operators and so on.
432
433 The parser is nobly assisted by the lexer, which chunks up your input
434 into tokens, and decides what type of thing each token is: a variable
435 name, an operator, a bareword, a subroutine, a core function, and so on.
436 The main point of entry to the lexer is C<yylex>, and that and its
437 associated routines can be found in F<toke.c>. Perl isn't much like
438 other computer languages; it's highly context sensitive at times, it can
439 be tricky to work out what sort of token something is, or where a token
440 ends. As such, there's a lot of interplay between the tokeniser and the
441 parser, which can get pretty frightening if you're not used to it.
442
443 As the parser understands a Perl program, it builds up a tree of
444 operations for the interpreter to perform during execution. The routines
445 which construct and link together the various operations are to be found
446 in F<op.c>, and will be examined later.
447
448 =item Optimization
449
450 Now the parsing stage is complete, and the finished tree represents
451 the operations that the Perl interpreter needs to perform to execute our
452 program. Next, Perl does a dry run over the tree looking for
453 optimisations: constant expressions such as C<3 + 4> will be computed
454 now, and the optimizer will also see if any multiple operations can be
455 replaced with a single one. For instance, to fetch the variable C<$foo>,
456 instead of grabbing the glob C<*foo> and looking at the scalar
457 component, the optimizer fiddles the op tree to use a function which
458 directly looks up the scalar in question. The main optimizer is C<peep>
459 in F<op.c>, and many ops have their own optimizing functions.
460
461 =item Running
462
463 Now we're finally ready to go: we have compiled Perl byte code, and all
464 that's left to do is run it. The actual execution is done by the
465 C<runops_standard> function in F<run.c>; more specifically, it's done by
466 these three innocent looking lines:
467
468     while ((PL_op = CALL_FPTR(PL_op->op_ppaddr)(aTHX))) {
469         PERL_ASYNC_CHECK();
470     }
471
472 You may be more comfortable with the Perl version of that:
473
474     PERL_ASYNC_CHECK() while $Perl::op = &{$Perl::op->{function}};
475
476 Well, maybe not. Anyway, each op contains a function pointer, which
477 stipulates the function which will actually carry out the operation.
478 This function will return the next op in the sequence - this allows for
479 things like C<if> which choose the next op dynamically at run time.
480 The C<PERL_ASYNC_CHECK> makes sure that things like signals interrupt
481 execution if required.
482
483 The actual functions called are known as PP code, and they're spread
484 between four files: F<pp_hot.c> contains the `hot' code, which is most
485 often used and highly optimized, F<pp_sys.c> contains all the
486 system-specific functions, F<pp_ctl.c> contains the functions which
487 implement control structures (C<if>, C<while> and the like) and F<pp.c>
488 contains everything else. These are, if you like, the C code for Perl's
489 built-in functions and operators.
490
491 =back
492
493 =head2 Internal Variable Types
494
495 You should by now have had a look at L<perlguts>, which tells you about
496 Perl's internal variable types: SVs, HVs, AVs and the rest. If not, do
497 that now.
498
499 These variables are used not only to represent Perl-space variables, but
500 also any constants in the code, as well as some structures completely
501 internal to Perl. The symbol table, for instance, is an ordinary Perl
502 hash. Your code is represented by an SV as it's read into the parser;
503 any program files you call are opened via ordinary Perl filehandles, and
504 so on.
505
506 The core L<Devel::Peek|Devel::Peek> module lets us examine SVs from a
507 Perl program. Let's see, for instance, how Perl treats the constant
508 C<"hello">.
509
510       % perl -MDevel::Peek -e 'Dump("hello")'
511     1 SV = PV(0xa041450) at 0xa04ecbc
512     2   REFCNT = 1
513     3   FLAGS = (POK,READONLY,pPOK)
514     4   PV = 0xa0484e0 "hello"\0
515     5   CUR = 5
516     6   LEN = 6
517
518 Reading C<Devel::Peek> output takes a bit of practise, so let's go
519 through it line by line.
520
521 Line 1 tells us we're looking at an SV which lives at C<0xa04ecbc> in
522 memory. SVs themselves are very simple structures, but they contain a
523 pointer to a more complex structure. In this case, it's a PV, a
524 structure which holds a string value, at location C<0xa041450>.  Line 2
525 is the reference count; there are no other references to this data, so
526 it's 1.
527
528 Line 3 are the flags for this SV - it's OK to use it as a PV, it's a
529 read-only SV (because it's a constant) and the data is a PV internally.
530 Next we've got the contents of the string, starting at location
531 C<0xa0484e0>.
532
533 Line 5 gives us the current length of the string - note that this does
534 B<not> include the null terminator. Line 6 is not the length of the
535 string, but the length of the currently allocated buffer; as the string
536 grows, Perl automatically extends the available storage via a routine
537 called C<SvGROW>.
538
539 You can get at any of these quantities from C very easily; just add
540 C<Sv> to the name of the field shown in the snippet, and you've got a
541 macro which will return the value: C<SvCUR(sv)> returns the current
542 length of the string, C<SvREFCOUNT(sv)> returns the reference count,
543 C<SvPV(sv, len)> returns the string itself with its length, and so on.
544 More macros to manipulate these properties can be found in L<perlguts>.
545
546 Let's take an example of manipulating a PV, from C<sv_catpvn>, in F<sv.c>
547
548      1  void
549      2  Perl_sv_catpvn(pTHX_ register SV *sv, register const char *ptr, register STRLEN len)
550      3  {
551      4      STRLEN tlen;
552      5      char *junk;
553
554      6      junk = SvPV_force(sv, tlen);
555      7      SvGROW(sv, tlen + len + 1);
556      8      if (ptr == junk)
557      9          ptr = SvPVX(sv);
558     10      Move(ptr,SvPVX(sv)+tlen,len,char);
559     11      SvCUR(sv) += len;
560     12      *SvEND(sv) = '\0';
561     13      (void)SvPOK_only_UTF8(sv);          /* validate pointer */
562     14      SvTAINT(sv);
563     15  }
564
565 This is a function which adds a string, C<ptr>, of length C<len> onto
566 the end of the PV stored in C<sv>. The first thing we do in line 6 is
567 make sure that the SV B<has> a valid PV, by calling the C<SvPV_force>
568 macro to force a PV. As a side effect, C<tlen> gets set to the current
569 value of the PV, and the PV itself is returned to C<junk>.
570
571 In line 7, we make sure that the SV will have enough room to accommodate
572 the old string, the new string and the null terminator. If C<LEN> isn't
573 big enough, C<SvGROW> will reallocate space for us.
574
575 Now, if C<junk> is the same as the string we're trying to add, we can
576 grab the string directly from the SV; C<SvPVX> is the address of the PV
577 in the SV.
578
579 Line 10 does the actual catenation: the C<Move> macro moves a chunk of
580 memory around: we move the string C<ptr> to the end of the PV - that's
581 the start of the PV plus its current length. We're moving C<len> bytes
582 of type C<char>. After doing so, we need to tell Perl we've extended the
583 string, by altering C<CUR> to reflect the new length. C<SvEND> is a
584 macro which gives us the end of the string, so that needs to be a
585 C<"\0">.
586
587 Line 13 manipulates the flags; since we've changed the PV, any IV or NV
588 values will no longer be valid: if we have C<$a=10; $a.="6";> we don't
589 want to use the old IV of 10. C<SvPOK_only_utf8> is a special UTF8-aware
590 version of C<SvPOK_only>, a macro which turns off the IOK and NOK flags
591 and turns on POK. The final C<SvTAINT> is a macro which launders tainted
592 data if taint mode is turned on.
593
594 AVs and HVs are more complicated, but SVs are by far the most common
595 variable type being thrown around. Having seen something of how we
596 manipulate these, let's go on and look at how the op tree is
597 constructed.
598
599 =head2 Op Trees
600
601 First, what is the op tree, anyway? The op tree is the parsed
602 representation of your program, as we saw in our section on parsing, and
603 it's the sequence of operations that Perl goes through to execute your
604 program, as we saw in L</Running>.
605
606 An op is a fundamental operation that Perl can perform: all the built-in
607 functions and operators are ops, and there are a series of ops which
608 deal with concepts the interpreter needs internally - entering and
609 leaving a block, ending a statement, fetching a variable, and so on.
610
611 The op tree is connected in two ways: you can imagine that there are two
612 "routes" through it, two orders in which you can traverse the tree.
613 First, parse order reflects how the parser understood the code, and
614 secondly, execution order tells perl what order to perform the
615 operations in.
616
617 The easiest way to examine the op tree is to stop Perl after it has
618 finished parsing, and get it to dump out the tree. This is exactly what
619 the compiler backends L<B::Terse|B::Terse> and L<B::Debug|B::Debug> do.
620
621 Let's have a look at how Perl sees C<$a = $b + $c>:
622
623      % perl -MO=Terse -e '$a=$b+$c'
624      1  LISTOP (0x8179888) leave
625      2      OP (0x81798b0) enter
626      3      COP (0x8179850) nextstate
627      4      BINOP (0x8179828) sassign
628      5          BINOP (0x8179800) add [1]
629      6              UNOP (0x81796e0) null [15]
630      7                  SVOP (0x80fafe0) gvsv  GV (0x80fa4cc) *b
631      8              UNOP (0x81797e0) null [15]
632      9                  SVOP (0x8179700) gvsv  GV (0x80efeb0) *c
633     10          UNOP (0x816b4f0) null [15]
634     11              SVOP (0x816dcf0) gvsv  GV (0x80fa460) *a
635
636 Let's start in the middle, at line 4. This is a BINOP, a binary
637 operator, which is at location C<0x8179828>. The specific operator in
638 question is C<sassign> - scalar assignment - and you can find the code
639 which implements it in the function C<pp_sassign> in F<pp_hot.c>. As a
640 binary operator, it has two children: the add operator, providing the
641 result of C<$b+$c>, is uppermost on line 5, and the left hand side is on
642 line 10.
643
644 Line 10 is the null op: this does exactly nothing. What is that doing
645 there? If you see the null op, it's a sign that something has been
646 optimized away after parsing. As we mentioned in L</Optimization>,
647 the optimization stage sometimes converts two operations into one, for
648 example when fetching a scalar variable. When this happens, instead of
649 rewriting the op tree and cleaning up the dangling pointers, it's easier
650 just to replace the redundant operation with the null op. Originally,
651 the tree would have looked like this:
652
653     10          SVOP (0x816b4f0) rv2sv [15]
654     11              SVOP (0x816dcf0) gv  GV (0x80fa460) *a
655
656 That is, fetch the C<a> entry from the main symbol table, and then look
657 at the scalar component of it: C<gvsv> (C<pp_gvsv> into F<pp_hot.c>)
658 happens to do both these things.
659
660 The right hand side, starting at line 5 is similar to what we've just
661 seen: we have the C<add> op (C<pp_add> also in F<pp_hot.c>) add together
662 two C<gvsv>s.
663
664 Now, what's this about?
665
666      1  LISTOP (0x8179888) leave
667      2      OP (0x81798b0) enter
668      3      COP (0x8179850) nextstate
669
670 C<enter> and C<leave> are scoping ops, and their job is to perform any
671 housekeeping every time you enter and leave a block: lexical variables
672 are tidied up, unreferenced variables are destroyed, and so on. Every
673 program will have those first three lines: C<leave> is a list, and its
674 children are all the statements in the block. Statements are delimited
675 by C<nextstate>, so a block is a collection of C<nextstate> ops, with
676 the ops to be performed for each statement being the children of
677 C<nextstate>. C<enter> is a single op which functions as a marker.
678
679 That's how Perl parsed the program, from top to bottom:
680
681                         Program
682                            |
683                        Statement
684                            |
685                            =
686                           / \
687                          /   \
688                         $a   +
689                             / \
690                           $b   $c
691
692 However, it's impossible to B<perform> the operations in this order:
693 you have to find the values of C<$b> and C<$c> before you add them
694 together, for instance. So, the other thread that runs through the op
695 tree is the execution order: each op has a field C<op_next> which points
696 to the next op to be run, so following these pointers tells us how perl
697 executes the code. We can traverse the tree in this order using
698 the C<exec> option to C<B::Terse>:
699
700      % perl -MO=Terse,exec -e '$a=$b+$c'
701      1  OP (0x8179928) enter
702      2  COP (0x81798c8) nextstate
703      3  SVOP (0x81796c8) gvsv  GV (0x80fa4d4) *b
704      4  SVOP (0x8179798) gvsv  GV (0x80efeb0) *c
705      5  BINOP (0x8179878) add [1]
706      6  SVOP (0x816dd38) gvsv  GV (0x80fa468) *a
707      7  BINOP (0x81798a0) sassign
708      8  LISTOP (0x8179900) leave
709
710 This probably makes more sense for a human: enter a block, start a
711 statement. Get the values of C<$b> and C<$c>, and add them together.
712 Find C<$a>, and assign one to the other. Then leave.
713
714 The way Perl builds up these op trees in the parsing process can be
715 unravelled by examining F<perly.y>, the YACC grammar. Let's take the
716 piece we need to construct the tree for C<$a = $b + $c>
717
718     1 term    :   term ASSIGNOP term
719     2                { $$ = newASSIGNOP(OPf_STACKED, $1, $2, $3); }
720     3         |   term ADDOP term
721     4                { $$ = newBINOP($2, 0, scalar($1), scalar($3)); }
722
723 If you're not used to reading BNF grammars, this is how it works: You're
724 fed certain things by the tokeniser, which generally end up in upper
725 case. Here, C<ADDOP>, is provided when the tokeniser sees C<+> in your
726 code. C<ASSIGNOP> is provided when C<=> is used for assigning. These are
727 `terminal symbols', because you can't get any simpler than them.
728
729 The grammar, lines one and three of the snippet above, tells you how to
730 build up more complex forms. These complex forms, `non-terminal symbols'
731 are generally placed in lower case. C<term> here is a non-terminal
732 symbol, representing a single expression.
733
734 The grammar gives you the following rule: you can make the thing on the
735 left of the colon if you see all the things on the right in sequence.
736 This is called a "reduction", and the aim of parsing is to completely
737 reduce the input. There are several different ways you can perform a
738 reduction, separated by vertical bars: so, C<term> followed by C<=>
739 followed by C<term> makes a C<term>, and C<term> followed by C<+>
740 followed by C<term> can also make a C<term>.
741
742 So, if you see two terms with an C<=> or C<+>, between them, you can
743 turn them into a single expression. When you do this, you execute the
744 code in the block on the next line: if you see C<=>, you'll do the code
745 in line 2. If you see C<+>, you'll do the code in line 4. It's this code
746 which contributes to the op tree.
747
748             |   term ADDOP term
749             { $$ = newBINOP($2, 0, scalar($1), scalar($3)); }
750
751 What this does is creates a new binary op, and feeds it a number of
752 variables. The variables refer to the tokens: C<$1> is the first token in
753 the input, C<$2> the second, and so on - think regular expression
754 backreferences. C<$$> is the op returned from this reduction. So, we
755 call C<newBINOP> to create a new binary operator. The first parameter to
756 C<newBINOP>, a function in F<op.c>, is the op type. It's an addition
757 operator, so we want the type to be C<ADDOP>. We could specify this
758 directly, but it's right there as the second token in the input, so we
759 use C<$2>. The second parameter is the op's flags: 0 means `nothing
760 special'. Then the things to add: the left and right hand side of our
761 expression, in scalar context.
762
763 =head2 Stacks
764
765 When perl executes something like C<addop>, how does it pass on its
766 results to the next op? The answer is, through the use of stacks. Perl
767 has a number of stacks to store things it's currently working on, and
768 we'll look at the three most important ones here.
769
770 =over 3
771
772 =item Argument stack
773
774 Arguments are passed to PP code and returned from PP code using the
775 argument stack, C<ST>. The typical way to handle arguments is to pop
776 them off the stack, deal with them how you wish, and then push the result
777 back onto the stack. This is how, for instance, the cosine operator
778 works:
779
780       NV value;
781       value = POPn;
782       value = Perl_cos(value);
783       XPUSHn(value);
784
785 We'll see a more tricky example of this when we consider Perl's macros
786 below. C<POPn> gives you the NV (floating point value) of the top SV on
787 the stack: the C<$x> in C<cos($x)>. Then we compute the cosine, and push
788 the result back as an NV. The C<X> in C<XPUSHn> means that the stack
789 should be extended if necessary - it can't be necessary here, because we
790 know there's room for one more item on the stack, since we've just
791 removed one! The C<XPUSH*> macros at least guarantee safety.
792
793 Alternatively, you can fiddle with the stack directly: C<SP> gives you
794 the first element in your portion of the stack, and C<TOP*> gives you
795 the top SV/IV/NV/etc. on the stack. So, for instance, to do unary
796 negation of an integer:
797
798      SETi(-TOPi);
799
800 Just set the integer value of the top stack entry to its negation.
801
802 Argument stack manipulation in the core is exactly the same as it is in
803 XSUBs - see L<perlxstut>, L<perlxs> and L<perlguts> for a longer
804 description of the macros used in stack manipulation.
805
806 =item Mark stack
807
808 I say `your portion of the stack' above because PP code doesn't
809 necessarily get the whole stack to itself: if your function calls
810 another function, you'll only want to expose the arguments aimed for the
811 called function, and not (necessarily) let it get at your own data. The
812 way we do this is to have a `virtual' bottom-of-stack, exposed to each
813 function. The mark stack keeps bookmarks to locations in the argument
814 stack usable by each function. For instance, when dealing with a tied
815 variable, (internally, something with `P' magic) Perl has to call
816 methods for accesses to the tied variables. However, we need to separate
817 the arguments exposed to the method to the argument exposed to the
818 original function - the store or fetch or whatever it may be. Here's how
819 the tied C<push> is implemented; see C<av_push> in F<av.c>:
820
821      1  PUSHMARK(SP);
822      2  EXTEND(SP,2);
823      3  PUSHs(SvTIED_obj((SV*)av, mg));
824      4  PUSHs(val);
825      5  PUTBACK;
826      6  ENTER;
827      7  call_method("PUSH", G_SCALAR|G_DISCARD);
828      8  LEAVE;
829      9  POPSTACK;
830        
831 The lines which concern the mark stack are the first, fifth and last
832 lines: they save away, restore and remove the current position of the
833 argument stack. 
834
835 Let's examine the whole implementation, for practice:
836
837      1  PUSHMARK(SP);
838
839 Push the current state of the stack pointer onto the mark stack. This is
840 so that when we've finished adding items to the argument stack, Perl
841 knows how many things we've added recently.
842
843      2  EXTEND(SP,2);
844      3  PUSHs(SvTIED_obj((SV*)av, mg));
845      4  PUSHs(val);
846
847 We're going to add two more items onto the argument stack: when you have
848 a tied array, the C<PUSH> subroutine receives the object and the value
849 to be pushed, and that's exactly what we have here - the tied object,
850 retrieved with C<SvTIED_obj>, and the value, the SV C<val>.
851
852      5  PUTBACK;
853
854 Next we tell Perl to make the change to the global stack pointer: C<dSP>
855 only gave us a local copy, not a reference to the global.
856
857      6  ENTER;
858      7  call_method("PUSH", G_SCALAR|G_DISCARD);
859      8  LEAVE;
860
861 C<ENTER> and C<LEAVE> localise a block of code - they make sure that all
862 variables are tidied up, everything that has been localised gets
863 its previous value returned, and so on. Think of them as the C<{> and
864 C<}> of a Perl block.
865
866 To actually do the magic method call, we have to call a subroutine in
867 Perl space: C<call_method> takes care of that, and it's described in
868 L<perlcall>. We call the C<PUSH> method in scalar context, and we're
869 going to discard its return value.
870
871      9  POPSTACK;
872
873 Finally, we remove the value we placed on the mark stack, since we
874 don't need it any more.
875
876 =item Save stack
877
878 C doesn't have a concept of local scope, so perl provides one. We've
879 seen that C<ENTER> and C<LEAVE> are used as scoping braces; the save
880 stack implements the C equivalent of, for example:
881
882     {
883         local $foo = 42;
884         ...
885     }
886
887 See L<perlguts/Localising Changes> for how to use the save stack.
888
889 =back
890
891 =head2 Millions of Macros
892
893 One thing you'll notice about the Perl source is that it's full of
894 macros. Some have called the pervasive use of macros the hardest thing
895 to understand, others find it adds to clarity. Let's take an example,
896 the code which implements the addition operator:
897
898    1  PP(pp_add)
899    2  {
900    3      djSP; dATARGET; tryAMAGICbin(add,opASSIGN);
901    4      {
902    5        dPOPTOPnnrl_ul;
903    6        SETn( left + right );
904    7        RETURN;
905    8      }
906    9  }
907
908 Every line here (apart from the braces, of course) contains a macro. The
909 first line sets up the function declaration as Perl expects for PP code;
910 line 3 sets up variable declarations for the argument stack and the
911 target, the return value of the operation. Finally, it tries to see if
912 the addition operation is overloaded; if so, the appropriate subroutine
913 is called.
914
915 Line 5 is another variable declaration - all variable declarations start
916 with C<d> - which pops from the top of the argument stack two NVs (hence
917 C<nn>) and puts them into the variables C<right> and C<left>, hence the
918 C<rl>. These are the two operands to the addition operator. Next, we
919 call C<SETn> to set the NV of the return value to the result of adding
920 the two values. This done, we return - the C<RETURN> macro makes sure
921 that our return value is properly handled, and we pass the next operator
922 to run back to the main run loop.
923
924 Most of these macros are explained in L<perlapi>, and some of the more
925 important ones are explained in L<perlxs> as well. Pay special attention
926 to L<perlguts/Background and PERL_IMPLICIT_CONTEXT> for information on
927 the C<[pad]THX_?> macros.
928
929
930 =head2 Poking at Perl
931
932 To really poke around with Perl, you'll probably want to build Perl for
933 debugging, like this:
934
935     ./Configure -d -D optimize=-g
936     make
937
938 C<-g> is a flag to the C compiler to have it produce debugging
939 information which will allow us to step through a running program.
940 F<Configure> will also turn on the C<DEBUGGING> compilation symbol which
941 enables all the internal debugging code in Perl. There are a whole bunch
942 of things you can debug with this: L<perlrun> lists them all, and the
943 best way to find out about them is to play about with them. The most
944 useful options are probably
945
946     l  Context (loop) stack processing
947     t  Trace execution
948     o  Method and overloading resolution
949     c  String/numeric conversions
950
951 Some of the functionality of the debugging code can be achieved using XS
952 modules.
953     
954     -Dr => use re 'debug'
955     -Dx => use O 'Debug'
956
957 =head2 Using a source-level debugger
958
959 If the debugging output of C<-D> doesn't help you, it's time to step
960 through perl's execution with a source-level debugger.
961
962 =over 3
963
964 =item *
965
966 We'll use C<gdb> for our examples here; the principles will apply to any
967 debugger, but check the manual of the one you're using.
968
969 =back
970
971 To fire up the debugger, type
972
973     gdb ./perl
974
975 You'll want to do that in your Perl source tree so the debugger can read
976 the source code. You should see the copyright message, followed by the
977 prompt.
978
979     (gdb)
980
981 C<help> will get you into the documentation, but here are the most
982 useful commands:
983
984 =over 3
985
986 =item run [args]
987
988 Run the program with the given arguments.
989
990 =item break function_name
991
992 =item break source.c:xxx
993
994 Tells the debugger that we'll want to pause execution when we reach
995 either the named function (but see L</Function names>!) or the given
996 line in the named source file.
997
998 =item step
999
1000 Steps through the program a line at a time.
1001
1002 =item next
1003
1004 Steps through the program a line at a time, without descending into
1005 functions.
1006
1007 =item continue
1008
1009 Run until the next breakpoint.
1010
1011 =item finish
1012
1013 Run until the end of the current function, then stop again.
1014
1015 =item
1016
1017 Just pressing Enter will do the most recent operation again - it's a
1018 blessing when stepping through miles of source code.
1019
1020 =item print
1021
1022 Execute the given C code and print its results. B<WARNING>: Perl makes
1023 heavy use of macros, and F<gdb> is not aware of macros. You'll have to
1024 substitute them yourself. So, for instance, you can't say
1025
1026     print SvPV_nolen(sv)
1027
1028 but you have to say
1029
1030     print Perl_sv_2pv_nolen(sv)
1031
1032 You may find it helpful to have a "macro dictionary", which you can
1033 produce by saying C<cpp -dM perl.c | sort>. Even then, F<cpp> won't
1034 recursively apply the macros for you. 
1035
1036 =back
1037
1038 =head2 Dumping Perl Data Structures
1039
1040 One way to get around this macro hell is to use the dumping functions in
1041 F<dump.c>; these work a little like an internal
1042 L<Devel::Peek|Devel::Peek>, but they also cover OPs and other structures
1043 that you can't get at from Perl. Let's take an example. We'll use the
1044 C<$a = $b + $c> we used before, but give it a bit of context: 
1045 C<$b = "6XXXX"; $c = 2.3;>. Where's a good place to stop and poke around?
1046
1047 What about C<pp_add>, the function we examined earlier to implement the
1048 C<+> operator:
1049
1050     (gdb) break Perl_pp_add
1051     Breakpoint 1 at 0x46249f: file pp_hot.c, line 309.
1052
1053 Notice we use C<Perl_pp_add> and not C<pp_add> - see L<perlguts/Function Names>.
1054 With the breakpoint in place, we can run our program:
1055
1056     (gdb) run -e '$b = "6XXXX"; $c = 2.3; $a = $b + $c'
1057
1058 Lots of junk will go past as gdb reads in the relevant source files and
1059 libraries, and then:
1060
1061     Breakpoint 1, Perl_pp_add () at pp_hot.c:309
1062     309         djSP; dATARGET; tryAMAGICbin(add,opASSIGN);
1063     (gdb) step
1064     311           dPOPTOPnnrl_ul;
1065     (gdb)
1066
1067 We looked at this bit of code before, and we said that C<dPOPTOPnnrl_ul>
1068 arranges for two C<NV>s to be placed into C<left> and C<right> - let's
1069 slightly expand it:
1070
1071     #define dPOPTOPnnrl_ul  NV right = POPn; \
1072                             SV *leftsv = TOPs; \
1073                             NV left = USE_LEFT(leftsv) ? SvNV(leftsv) : 0.0
1074
1075 C<POPn> takes the SV from the top of the stack and obtains its NV either
1076 directly (if C<SvNOK> is set) or by calling the C<sv_2nv> function.
1077 C<TOPs> takes the next SV from the top of the stack - yes, C<POPn> uses
1078 C<TOPs> - but doesn't remove it. We then use C<SvNV> to get the NV from
1079 C<leftsv> in the same way as before - yes, C<POPn> uses C<SvNV>. 
1080
1081 Since we don't have an NV for C<$b>, we'll have to use C<sv_2nv> to
1082 convert it. If we step again, we'll find ourselves there:
1083
1084     Perl_sv_2nv (sv=0xa0675d0) at sv.c:1669
1085     1669        if (!sv)
1086     (gdb)
1087
1088 We can now use C<Perl_sv_dump> to investigate the SV:
1089
1090     SV = PV(0xa057cc0) at 0xa0675d0
1091     REFCNT = 1
1092     FLAGS = (POK,pPOK)
1093     PV = 0xa06a510 "6XXXX"\0
1094     CUR = 5
1095     LEN = 6
1096     $1 = void
1097
1098 We know we're going to get C<6> from this, so let's finish the
1099 subroutine:
1100
1101     (gdb) finish
1102     Run till exit from #0  Perl_sv_2nv (sv=0xa0675d0) at sv.c:1671
1103     0x462669 in Perl_pp_add () at pp_hot.c:311
1104     311           dPOPTOPnnrl_ul;
1105
1106 We can also dump out this op: the current op is always stored in
1107 C<PL_op>, and we can dump it with C<Perl_op_dump>. This'll give us
1108 similar output to L<B::Debug|B::Debug>.
1109
1110     {
1111     13  TYPE = add  ===> 14
1112         TARG = 1
1113         FLAGS = (SCALAR,KIDS)
1114         {
1115             TYPE = null  ===> (12)
1116               (was rv2sv)
1117             FLAGS = (SCALAR,KIDS)
1118             {
1119     11          TYPE = gvsv  ===> 12
1120                 FLAGS = (SCALAR)
1121                 GV = main::b
1122             }
1123         }
1124
1125 < finish this later >
1126
1127 =head2 Patching
1128
1129 All right, we've now had a look at how to navigate the Perl sources and
1130 some things you'll need to know when fiddling with them. Let's now get
1131 on and create a simple patch. Here's something Larry suggested: if a
1132 C<U> is the first active format during a C<pack>, (for example, 
1133 C<pack "U3C8", @stuff>) then the resulting string should be treated as
1134 UTF8 encoded.
1135
1136 How do we prepare to fix this up? First we locate the code in question -
1137 the C<pack> happens at runtime, so it's going to be in one of the F<pp>
1138 files. Sure enough, C<pp_pack> is in F<pp.c>. Since we're going to be
1139 altering this file, let's copy it to F<pp.c~>.
1140
1141 Now let's look over C<pp_pack>: we take a pattern into C<pat>, and then
1142 loop over the pattern, taking each format character in turn into
1143 C<datum_type>. Then for each possible format character, we swallow up
1144 the other arguments in the pattern (a field width, an asterisk, and so
1145 on) and convert the next chunk input into the specified format, adding
1146 it onto the output SV C<cat>.
1147
1148 How do we know if the C<U> is the first format in the C<pat>? Well, if
1149 we have a pointer to the start of C<pat> then, if we see a C<U> we can
1150 test whether we're still at the start of the string. So, here's where
1151 C<pat> is set up:
1152
1153     STRLEN fromlen;
1154     register char *pat = SvPVx(*++MARK, fromlen);
1155     register char *patend = pat + fromlen;
1156     register I32 len;
1157     I32 datumtype;
1158     SV *fromstr;
1159
1160 We'll have another string pointer in there:
1161
1162     STRLEN fromlen;
1163     register char *pat = SvPVx(*++MARK, fromlen);
1164     register char *patend = pat + fromlen;
1165  +  char *patcopy;
1166     register I32 len;
1167     I32 datumtype;
1168     SV *fromstr;
1169
1170 And just before we start the loop, we'll set C<patcopy> to be the start
1171 of C<pat>:
1172
1173     items = SP - MARK;
1174     MARK++;
1175     sv_setpvn(cat, "", 0);
1176  +  patcopy = pat;
1177     while (pat < patend) {
1178
1179 Now if we see a C<U> which was at the start of the string, we turn on
1180 the UTF8 flag for the output SV, C<cat>:
1181
1182  +  if (datumtype == 'U' && pat==patcopy+1)
1183  +      SvUTF8_on(cat);
1184     if (datumtype == '#') {
1185         while (pat < patend && *pat != '\n')
1186             pat++;
1187
1188 Remember that it has to be C<patcopy+1> because the first character of
1189 the string is the C<U> which has been swallowed into C<datumtype!>
1190
1191 Oops, we forgot one thing: what if there are spaces at the start of the
1192 pattern? C<pack("  U*", @stuff)> will have C<U> as the first active
1193 character, even though it's not the first thing in the pattern. In this
1194 case, we have to advance C<patcopy> along with C<pat> when we see spaces:
1195
1196     if (isSPACE(datumtype))
1197         continue;
1198
1199 needs to become
1200
1201     if (isSPACE(datumtype)) {
1202         patcopy++;
1203         continue;
1204     }
1205
1206 OK. That's the C part done. Now we must do two additional things before
1207 this patch is ready to go: we've changed the behaviour of Perl, and so
1208 we must document that change. We must also provide some more regression
1209 tests to make sure our patch works and doesn't create a bug somewhere
1210 else along the line.
1211
1212 The regression tests for each operator live in F<t/op/>, and so we make
1213 a copy of F<t/op/pack.t> to F<t/op/pack.t~>. Now we can add our tests
1214 to the end. First, we'll test that the C<U> does indeed create Unicode
1215 strings:
1216
1217  print 'not ' unless "1.20.300.4000" eq sprintf "%vd", pack("U*",1,20,300,4000);
1218  print "ok $test\n"; $test++;
1219
1220 Now we'll test that we got that space-at-the-beginning business right:
1221
1222  print 'not ' unless "1.20.300.4000" eq
1223                      sprintf "%vd", pack("  U*",1,20,300,4000);
1224  print "ok $test\n"; $test++;
1225
1226 And finally we'll test that we don't make Unicode strings if C<U> is B<not>
1227 the first active format:
1228
1229  print 'not ' unless v1.20.300.4000 ne
1230                      sprintf "%vd", pack("C0U*",1,20,300,4000);
1231  print "ok $test\n"; $test++;
1232
1233 Mustn't forget to change the number of tests which appears at the top, or
1234 else the automated tester will get confused:
1235
1236  -print "1..156\n";
1237  +print "1..159\n";
1238
1239 We now compile up Perl, and run it through the test suite. Our new
1240 tests pass, hooray!
1241
1242 Finally, the documentation. The job is never done until the paperwork is
1243 over, so let's describe the change we've just made. The relevant place
1244 is F<pod/perlfunc.pod>; again, we make a copy, and then we'll insert
1245 this text in the description of C<pack>:
1246
1247  =item *
1248
1249  If the pattern begins with a C<U>, the resulting string will be treated
1250  as Unicode-encoded. You can force UTF8 encoding on in a string with an
1251  initial C<U0>, and the bytes that follow will be interpreted as Unicode
1252  characters. If you don't want this to happen, you can begin your pattern
1253  with C<C0> (or anything else) to force Perl not to UTF8 encode your
1254  string, and then follow this with a C<U*> somewhere in your pattern.
1255
1256 All done. Now let's create the patch. F<Porting/patching.pod> tells us
1257 that if we're making major changes, we should copy the entire directory
1258 to somewhere safe before we begin fiddling, and then do
1259     
1260     diff -ruN old new > patch
1261
1262 However, we know which files we've changed, and we can simply do this:
1263
1264     diff -u pp.c~             pp.c             >  patch
1265     diff -u t/op/pack.t~      t/op/pack.t      >> patch
1266     diff -u pod/perlfunc.pod~ pod/perlfunc.pod >> patch
1267
1268 We end up with a patch looking a little like this:
1269
1270     --- pp.c~       Fri Jun 02 04:34:10 2000
1271     +++ pp.c        Fri Jun 16 11:37:25 2000
1272     @@ -4375,6 +4375,7 @@
1273          register I32 items;
1274          STRLEN fromlen;
1275          register char *pat = SvPVx(*++MARK, fromlen);
1276     +    char *patcopy;
1277          register char *patend = pat + fromlen;
1278          register I32 len;
1279          I32 datumtype;
1280     @@ -4405,6 +4406,7 @@
1281     ...
1282
1283 And finally, we submit it, with our rationale, to perl5-porters. Job
1284 done!
1285
1286 =head1 EXTERNAL TOOLS FOR DEBUGGING PERL
1287
1288 Sometimes it helps to use external tools while debugging and
1289 testing Perl.  This section tries to guide you through using
1290 some common testing and debugging tools with Perl.  This is
1291 meant as a guide to interfacing these tools with Perl, not
1292 as any kind of guide to the use of the tools themselves.
1293
1294 =head2 Rational Software's Purify
1295
1296 Purify is a commercial tool that is helpful in identifying
1297 memory overruns, wild pointers, memory leaks and other such
1298 badness.  Perl must be compiled in a specific way for
1299 optimal testing with Purify.  Purify is available under
1300 Windows NT, Solaris, HP-UX, SGI, and Siemens Unix.
1301
1302 The only currently known leaks happen when there are
1303 compile-time errors within eval or require.  (Fixing these
1304 is non-trivial, unfortunately, but they must be fixed
1305 eventually.)
1306
1307 =head2 Purify on Unix
1308
1309 On Unix, Purify creates a new Perl binary.  To get the most
1310 benefit out of Purify, you should create the perl to Purify
1311 using:
1312
1313     sh Configure -Accflags=-DPURIFY -Doptimize='-g' \
1314      -Uusemymalloc -Dusemultiplicity
1315
1316 where these arguments mean:
1317
1318 =over 4
1319
1320 =item -Accflags=-DPURIFY
1321
1322 Disables Perl's arena memory allocation functions, as well as
1323 forcing use of memory allocation functions derived from the
1324 system malloc.
1325
1326 =item -Doptimize='-g'
1327
1328 Adds debugging information so that you see the exact source
1329 statements where the problem occurs.  Without this flag, all
1330 you will see is the source filename of where the error occurred.
1331
1332 =item -Uusemymalloc
1333
1334 Disable Perl's malloc so that Purify can more closely monitor
1335 allocations and leaks.  Using Perl's malloc will make Purify
1336 report most leaks in the "potential" leaks category.
1337
1338 =item -Dusemultiplicity
1339
1340 Enabling the multiplicity option allows perl to clean up
1341 thoroughly when the interpreter shuts down, which reduces the
1342 number of bogus leak reports from Purify.
1343
1344 =back
1345
1346 Once you've compiled a perl suitable for Purify'ing, then you
1347 can just:
1348
1349     make pureperl   
1350
1351 which creates a binary named 'pureperl' that has been Purify'ed.
1352 This binary is used in place of the standard 'perl' binary
1353 when you want to debug Perl memory problems.
1354
1355 As an example, to show any memory leaks produced during the
1356 standard Perl testset you would create and run the Purify'ed
1357 perl as:
1358
1359     make pureperl
1360     cd t
1361     ../pureperl -I../lib harness 
1362
1363 which would run Perl on test.pl and report any memory problems.
1364
1365 Purify outputs messages in "Viewer" windows by default.  If
1366 you don't have a windowing environment or if you simply
1367 want the Purify output to unobtrusively go to a log file
1368 instead of to the interactive window, use these following
1369 options to output to the log file "perl.log":
1370
1371     setenv PURIFYOPTIONS "-chain-length=25 -windows=no \
1372      -log-file=perl.log -append-logfile=yes"
1373
1374 If you plan to use the "Viewer" windows, then you only need this option:
1375
1376     setenv PURIFYOPTIONS "-chain-length=25"
1377
1378 =head2 Purify on NT
1379
1380 Purify on Windows NT instruments the Perl binary 'perl.exe'
1381 on the fly.  There are several options in the makefile you
1382 should change to get the most use out of Purify:
1383
1384 =over 4
1385
1386 =item DEFINES
1387
1388 You should add -DPURIFY to the DEFINES line so the DEFINES
1389 line looks something like:
1390
1391     DEFINES = -DWIN32 -D_CONSOLE -DNO_STRICT $(CRYPT_FLAG) -DPURIFY=1 
1392
1393 to disable Perl's arena memory allocation functions, as
1394 well as to force use of memory allocation functions derived
1395 from the system malloc.
1396
1397 =item USE_MULTI = define
1398
1399 Enabling the multiplicity option allows perl to clean up
1400 thoroughly when the interpreter shuts down, which reduces the
1401 number of bogus leak reports from Purify.
1402
1403 =item #PERL_MALLOC = define
1404
1405 Disable Perl's malloc so that Purify can more closely monitor
1406 allocations and leaks.  Using Perl's malloc will make Purify
1407 report most leaks in the "potential" leaks category.
1408
1409 =item CFG = Debug
1410
1411 Adds debugging information so that you see the exact source
1412 statements where the problem occurs.  Without this flag, all
1413 you will see is the source filename of where the error occurred.
1414
1415 =back
1416
1417 As an example, to show any memory leaks produced during the
1418 standard Perl testset you would create and run Purify as:
1419
1420     cd win32
1421     make
1422     cd ../t
1423     purify ../perl -I../lib harness 
1424
1425 which would instrument Perl in memory, run Perl on test.pl,
1426 then finally report any memory problems.
1427
1428 =head2 CONCLUSION
1429
1430 We've had a brief look around the Perl source, an overview of the stages
1431 F<perl> goes through when it's running your code, and how to use a
1432 debugger to poke at the Perl guts. We took a very simple problem and
1433 demonstrated how to solve it fully - with documentation, regression
1434 tests, and finally a patch for submission to p5p.  Finally, we talked
1435 about how to use external tools to debug and test Perl.
1436
1437 I'd now suggest you read over those references again, and then, as soon
1438 as possible, get your hands dirty. The best way to learn is by doing,
1439 so: 
1440
1441 =over 3
1442
1443 =item *
1444
1445 Subscribe to perl5-porters, follow the patches and try and understand
1446 them; don't be afraid to ask if there's a portion you're not clear on -
1447 who knows, you may unearth a bug in the patch...
1448
1449 =item *
1450
1451 Keep up to date with the bleeding edge Perl distributions and get
1452 familiar with the changes. Try and get an idea of what areas people are
1453 working on and the changes they're making.
1454
1455 =item *
1456
1457 Find an area of Perl that seems interesting to you, and see if you can
1458 work out how it works. Scan through the source, and step over it in the
1459 debugger. Play, poke, investigate, fiddle! You'll probably get to
1460 understand not just your chosen area but a much wider range of F<perl>'s
1461 activity as well, and probably sooner than you'd think.
1462
1463 =back
1464
1465 =over 3
1466
1467 =item I<The Road goes ever on and on, down from the door where it began.>
1468
1469 =back
1470
1471 If you can do these things, you've started on the long road to Perl porting. 
1472 Thanks for wanting to help make Perl better - and happy hacking!
1473
1474 =head1 AUTHOR
1475
1476 This document was written by Nathan Torkington, and is maintained by
1477 the perl5-porters mailing list.
1478