This is a live mirror of the Perl 5 development currently hosted at https://github.com/perl/perl5
Add @_ in signatured sub being experimental to perldelta.pod
[perl5.git] / pod / perlhacktips.pod
1
2 =encoding utf8
3
4 =for comment
5 Consistent formatting of this file is achieved with:
6   perl ./Porting/podtidy pod/perlhacktips.pod
7
8 =head1 NAME
9
10 perlhacktips - Tips for Perl core C code hacking
11
12 =head1 DESCRIPTION
13
14 This document will help you learn the best way to go about hacking on
15 the Perl core C code.  It covers common problems, debugging, profiling,
16 and more.
17
18 If you haven't read L<perlhack> and L<perlhacktut> yet, you might want
19 to do that first.
20
21 =head1 COMMON PROBLEMS
22
23 Perl source now permits some specific C99 features which we know are
24 supported by all platforms, but mostly plays by ANSI C89 rules.
25 You don't care about some particular platform having broken Perl? I
26 hear there is still a strong demand for J2EE programmers.
27
28 =head2 Perl environment problems
29
30 =over 4
31
32 =item *
33
34 Not compiling with threading
35
36 Compiling with threading (-Duseithreads) completely rewrites the
37 function prototypes of Perl.  You better try your changes with that.
38 Related to this is the difference between "Perl_-less" and "Perl_-ly"
39 APIs, for example:
40
41   Perl_sv_setiv(aTHX_ ...);
42   sv_setiv(...);
43
44 The first one explicitly passes in the context, which is needed for
45 e.g. threaded builds.  The second one does that implicitly; do not get
46 them mixed.  If you are not passing in a aTHX_, you will need to do a
47 dTHX as the first thing in the function.
48
49 See L<perlguts/"How multiple interpreters and concurrency are
50 supported"> for further discussion about context.
51
52 =item *
53
54 Not compiling with -DDEBUGGING
55
56 The DEBUGGING define exposes more code to the compiler, therefore more
57 ways for things to go wrong.  You should try it.
58
59 =item *
60
61 Introducing (non-read-only) globals
62
63 Do not introduce any modifiable globals, truly global or file static.
64 They are bad form and complicate multithreading and other forms of
65 concurrency.  The right way is to introduce them as new interpreter
66 variables, see F<intrpvar.h> (at the very end for binary
67 compatibility).
68
69 Introducing read-only (const) globals is okay, as long as you verify
70 with e.g. C<nm libperl.a|egrep -v ' [TURtr] '> (if your C<nm> has
71 BSD-style output) that the data you added really is read-only.  (If it
72 is, it shouldn't show up in the output of that command.)
73
74 If you want to have static strings, make them constant:
75
76   static const char etc[] = "...";
77
78 If you want to have arrays of constant strings, note carefully the
79 right combination of C<const>s:
80
81     static const char * const yippee[] =
82         {"hi", "ho", "silver"};
83
84 =item *
85
86 Not exporting your new function
87
88 Some platforms (Win32, AIX, VMS, OS/2, to name a few) require any
89 function that is part of the public API (the shared Perl library) to be
90 explicitly marked as exported.  See the discussion about F<embed.pl> in
91 L<perlguts>.
92
93 =item *
94
95 Exporting your new function
96
97 The new shiny result of either genuine new functionality or your
98 arduous refactoring is now ready and correctly exported.  So what could
99 possibly go wrong?
100
101 Maybe simply that your function did not need to be exported in the
102 first place.  Perl has a long and not so glorious history of exporting
103 functions that it should not have.
104
105 If the function is used only inside one source code file, make it
106 static.  See the discussion about F<embed.pl> in L<perlguts>.
107
108 If the function is used across several files, but intended only for
109 Perl's internal use (and this should be the common case), do not export
110 it to the public API.  See the discussion about F<embed.pl> in
111 L<perlguts>.
112
113 =back
114
115 =head2 C99
116
117 Starting from 5.35.5 we now permit some C99 features in the core C source.
118 However, code in dual life extensions still needs to be C89 only, because it
119 needs to compile against earlier version of Perl running on older platforms.
120 Also note that our headers need to also be valid as C++, because XS extensions
121 written in C++ need to include them, hence I<member structure initialisers>
122 can't be used in headers.
123
124 C99 support is still far from complete on all platforms we currently support.
125 As a baseline we can only assume C89 semantics with the specific C99 features
126 described below, which we've verified work everywhere.  It's fine to probe for
127 additional C99 features and use them where available, providing there is also a
128 fallback for compilers that don't support the feature.  For example, we use C11
129 thread local storage when available, but fall back to POSIX thread specific
130 APIs otherwise, and we use C<char> for booleans if C<< <stdbool.h> >> isn't
131 available.
132
133 Code can use (and rely on) the following C99 features being present
134
135 =over
136
137 =item *
138
139 mixed declarations and code
140
141 =item *
142
143 64 bit integer types
144
145 For consistency with the existing source code, use the typedefs C<I64> and
146 C<U64>, instead of using C<long long> and C<unsigned long long> directly.
147
148 =item *
149
150 variadic macros
151
152     void greet(char *file, unsigned int line, char *format, ...);
153     #define logged_greet(...) greet(__FILE__, __LINE__, __VA_ARGS__);
154
155 Note that C<__VA_OPT__> is a gcc extension not yet in any published standard.
156
157 =item *
158
159 declarations in for loops
160
161     for (const char *p = message; *p; ++p) {
162         putchar(*p);
163     }
164
165 =item *
166
167 member structure initialisers
168
169 But not in headers, as support was only added to C++ relatively recently.
170
171 Hence this is fine in C and XS code, but not headers:
172
173     struct message {
174         char *action;
175         char *target;
176     };
177     
178     struct message mcguffin = {
179         .target = "member structure initialisers",
180         .action = "Built"
181      };
182
183 =item *
184
185 flexible array members
186
187 This is standards conformant:
188
189     struct greeting {
190         unsigned int len;
191         char message[];
192     };
193
194 However, the source code already uses the "unwarranted chumminess with the
195 compiler" hack in many places:
196
197     struct greeting {
198         unsigned int len;
199         char message[1];
200     };
201
202 Strictly it B<is> undefined behaviour accessing beyond C<message[0]>, but this
203 has been a commonly used hack since K&R times, and using it hasn't been a
204 practical issue anywhere (in the perl source or any other common C code).
205 Hence it's unclear what we would gain from actively changing to the C99
206 approach.
207
208 =item *
209
210 C<//> comments
211
212 All compilers we tested support their use. Not all humans we tested support
213 their use.
214
215 =back
216
217 Code explicitly should not use any other C99 features. For example
218
219 =over 4
220
221 =item *
222
223 variable length arrays
224
225 Not supported by B<any> MSVC, and this is not going to change.
226
227 Even "variable" length arrays where the variable is a constant expression
228 are syntax errors under MSVC.
229
230 =item *
231
232 C99 types in C<< <stdint.h> >>
233
234 Use C<PERL_INT_FAST8_T> etc as defined in F<handy.h>
235
236 =item *
237
238 C99 format strings in C<< <inttypes> >>
239
240 C<snprintf> in the VMS libc only added support for C<PRIdN> etc very recently,
241 meaning that there are live supported installations without this, or formats
242 such as C<%zu>.
243
244 (perl's C<sv_catpvf> etc use parser code code in C<sv.c>, which supports the
245 C<z> modifier, along with perl-specific formats such as C<SVf>.)
246
247 =back
248
249 If you want to use a C99 feature not listed above then you need to do one of
250
251 =over 4
252
253 =item *
254
255 Probe for it in F<Configure>, set a variable in F<config.sh>, and add fallback logic in the headers for platforms which don't have it.
256
257 =item *
258
259 Write test code and verify that it works on platforms we need to support, before relying on it unconditionally.
260
261 =back
262
263 Likely you want to repeat the same plan as we used to get the current C99
264 feature set. See the message at https://markmail.org/thread/odr4fjrn72u2fkpz
265 for the C99 probes we used before. Note that the two most "fussy" compilers
266 appear to be MSVC and the vendor compiler on VMS. To date all the *nix
267 compilers have been far more flexible in what they support.
268
269 On *nix platforms, F<Configure> attempts to set compiler flags appropriately.
270 All vendor compilers that we tested defaulted to C99 (or C11) support.
271 However, older versions of gcc default to C89, or permit I<most> C99 (with
272 warnings), but forbid I<declarations in for loops> unless C<-std=gnu99> is
273 added. The alternative C<-std=c99> B<might> seem better, but using it on some
274 platforms can prevent C<< <unistd.h> >> declaring some prototypes being
275 declared, which breaks the build. gcc's C<-ansi> flag implies C<-std=c89> so we
276 can no longer set that, hence the Configure option C<-gccansipedantic> now only
277 adds C<-pedantic>.
278
279 The Perl core source code files (the ones at the top level of the source code
280 distribution) are automatically compiled with as many as possible of the
281 C<-std=gnu99>, C<-pedantic>, and a selection of C<-W> flags (see
282 cflags.SH). Files in F<ext/> F<dist/> F<cpan/> etc are compiled with the same
283 flags as the installed perl would use to compile XS extensions.
284
285 Basically, it's safe to assume that F<Configure> and F<cflags.SH> have
286 picked the best combination of flags for the version of gcc on the platform,
287 and attempting to add more flags related to enforcing a C dialect will
288 cause problems either locally, or on other systems that the code is shipped
289 to.
290
291 We believe that the C99 support in gcc 3.1 is good enough for us, but we don't
292 have a 19 year old gcc handy to check this :-)
293 If you have ancient vendor compilers that don't default to C99, the flags
294 you might want to try are
295
296 =over 4
297
298 =item AIX
299
300 C<-qlanglvl=stdc99>
301
302 =item HP/UX
303
304 C<-AC99>
305
306 =item Solaris
307
308 C<-xc99>
309
310 =back
311
312 =head2 Portability problems
313
314 The following are common causes of compilation and/or execution
315 failures, not common to Perl as such.  The C FAQ is good bedtime
316 reading.  Please test your changes with as many C compilers and
317 platforms as possible; we will, anyway, and it's nice to save oneself
318 from public embarrassment.
319
320 Also study L<perlport> carefully to avoid any bad assumptions about the
321 operating system, filesystems, character set, and so forth.
322
323 Do not assume an operating system indicates a certain compiler.
324
325 =over 4
326
327 =item *
328
329 Casting pointers to integers or casting integers to pointers
330
331     void castaway(U8* p)
332     {
333       IV i = p;
334
335 or
336
337     void castaway(U8* p)
338     {
339       IV i = (IV)p;
340
341 Both are bad, and broken, and unportable.  Use the PTR2IV() macro that
342 does it right.  (Likewise, there are PTR2UV(), PTR2NV(), INT2PTR(), and
343 NUM2PTR().)
344
345 =item *
346
347 Casting between function pointers and data pointers
348
349 Technically speaking casting between function pointers and data
350 pointers is unportable and undefined, but practically speaking it seems
351 to work, but you should use the FPTR2DPTR() and DPTR2FPTR() macros.
352 Sometimes you can also play games with unions.
353
354 =item *
355
356 Assuming sizeof(int) == sizeof(long)
357
358 There are platforms where longs are 64 bits, and platforms where ints
359 are 64 bits, and while we are out to shock you, even platforms where
360 shorts are 64 bits.  This is all legal according to the C standard.  (In
361 other words, "long long" is not a portable way to specify 64 bits, and
362 "long long" is not even guaranteed to be any wider than "long".)
363
364 Instead, use the definitions IV, UV, IVSIZE, I32SIZE, and so forth.
365 Avoid things like I32 because they are B<not> guaranteed to be
366 I<exactly> 32 bits, they are I<at least> 32 bits, nor are they
367 guaranteed to be B<int> or B<long>.  If you explicitly need
368 64-bit variables, use I64 and U64.
369
370 =item *
371
372 Assuming one can dereference any type of pointer for any type of data
373
374   char *p = ...;
375   long pony = *(long *)p;    /* BAD */
376
377 Many platforms, quite rightly so, will give you a core dump instead of
378 a pony if the p happens not to be correctly aligned.
379
380 =item *
381
382 Lvalue casts
383
384   (int)*p = ...;    /* BAD */
385
386 Simply not portable.  Get your lvalue to be of the right type, or maybe
387 use temporary variables, or dirty tricks with unions.
388
389 =item *
390
391 Assume B<anything> about structs (especially the ones you don't
392 control, like the ones coming from the system headers)
393
394 =over 8
395
396 =item *
397
398 That a certain field exists in a struct
399
400 =item *
401
402 That no other fields exist besides the ones you know of
403
404 =item *
405
406 That a field is of certain signedness, sizeof, or type
407
408 =item *
409
410 That the fields are in a certain order
411
412 =over 8
413
414 =item *
415
416 While C guarantees the ordering specified in the struct definition,
417 between different platforms the definitions might differ
418
419 =back
420
421 =item *
422
423 That the sizeof(struct) or the alignments are the same everywhere
424
425 =over 8
426
427 =item *
428
429 There might be padding bytes between the fields to align the fields -
430 the bytes can be anything
431
432 =item *
433
434 Structs are required to be aligned to the maximum alignment required by
435 the fields - which for native types is for usually equivalent to
436 sizeof() of the field
437
438 =back
439
440 =back
441
442 =item *
443
444 Assuming the character set is ASCIIish
445
446 Perl can compile and run under EBCDIC platforms.  See L<perlebcdic>.
447 This is transparent for the most part, but because the character sets
448 differ, you shouldn't use numeric (decimal, octal, nor hex) constants
449 to refer to characters.  You can safely say C<'A'>, but not C<0x41>.
450 You can safely say C<'\n'>, but not C<\012>.  However, you can use
451 macros defined in F<utf8.h> to specify any code point portably.
452 C<LATIN1_TO_NATIVE(0xDF)> is going to be the code point that means
453 LATIN SMALL LETTER SHARP S on whatever platform you are running on (on
454 ASCII platforms it compiles without adding any extra code, so there is
455 zero performance hit on those).  The acceptable inputs to
456 C<LATIN1_TO_NATIVE> are from C<0x00> through C<0xFF>.  If your input
457 isn't guaranteed to be in that range, use C<UNICODE_TO_NATIVE> instead.
458 C<NATIVE_TO_LATIN1> and C<NATIVE_TO_UNICODE> translate the opposite
459 direction.
460
461 If you need the string representation of a character that doesn't have a
462 mnemonic name in C, you should add it to the list in
463 F<regen/unicode_constants.pl>, and have Perl create C<#define>'s for you,
464 based on the current platform.
465
466 Note that the C<isI<FOO>> and C<toI<FOO>> macros in F<handy.h> work
467 properly on native code points and strings.
468
469 Also, the range 'A' - 'Z' in ASCII is an unbroken sequence of 26 upper
470 case alphabetic characters.  That is not true in EBCDIC.  Nor for 'a' to
471 'z'.  But '0' - '9' is an unbroken range in both systems.  Don't assume
472 anything about other ranges.  (Note that special handling of ranges in
473 regular expression patterns and transliterations makes it appear to Perl
474 code that the aforementioned ranges are all unbroken.)
475
476 Many of the comments in the existing code ignore the possibility of
477 EBCDIC, and may be wrong therefore, even if the code works.  This is
478 actually a tribute to the successful transparent insertion of being
479 able to handle EBCDIC without having to change pre-existing code.
480
481 UTF-8 and UTF-EBCDIC are two different encodings used to represent
482 Unicode code points as sequences of bytes.  Macros  with the same names
483 (but different definitions) in F<utf8.h> and F<utfebcdic.h> are used to
484 allow the calling code to think that there is only one such encoding.
485 This is almost always referred to as C<utf8>, but it means the EBCDIC
486 version as well.  Again, comments in the code may well be wrong even if
487 the code itself is right.  For example, the concept of UTF-8 C<invariant
488 characters> differs between ASCII and EBCDIC.  On ASCII platforms, only
489 characters that do not have the high-order bit set (i.e.  whose ordinals
490 are strict ASCII, 0 - 127) are invariant, and the documentation and
491 comments in the code may assume that, often referring to something
492 like, say, C<hibit>.  The situation differs and is not so simple on
493 EBCDIC machines, but as long as the code itself uses the
494 C<NATIVE_IS_INVARIANT()> macro appropriately, it works, even if the
495 comments are wrong.
496
497 As noted in L<perlhack/TESTING>, when writing test scripts, the file
498 F<t/charset_tools.pl> contains some helpful functions for writing tests
499 valid on both ASCII and EBCDIC platforms.  Sometimes, though, a test
500 can't use a function and it's inconvenient to have different test
501 versions depending on the platform.  There are 20 code points that are
502 the same in all 4 character sets currently recognized by Perl (the 3
503 EBCDIC code pages plus ISO 8859-1 (ASCII/Latin1)).  These can be used in
504 such tests, though there is a small possibility that Perl will become
505 available in yet another character set, breaking your test.  All but one
506 of these code points are C0 control characters.  The most significant
507 controls that are the same are C<\0>, C<\r>, and C<\N{VT}> (also
508 specifiable as C<\cK>, C<\x0B>, C<\N{U+0B}>, or C<\013>).  The single
509 non-control is U+00B6 PILCROW SIGN.  The controls that are the same have
510 the same bit pattern in all 4 character sets, regardless of the UTF8ness
511 of the string containing them.  The bit pattern for U+B6 is the same in
512 all 4 for non-UTF8 strings, but differs in each when its containing
513 string is UTF-8 encoded.  The only other code points that have some sort
514 of sameness across all 4 character sets are the pair 0xDC and 0xFC.
515 Together these represent upper- and lowercase LATIN LETTER U WITH
516 DIAERESIS, but which is upper and which is lower may be reversed: 0xDC
517 is the capital in Latin1 and 0xFC is the small letter, while 0xFC is the
518 capital in EBCDIC and 0xDC is the small one.  This factoid may be
519 exploited in writing case insensitive tests that are the same across all
520 4 character sets.
521
522 =item *
523
524 Assuming the character set is just ASCII
525
526 ASCII is a 7 bit encoding, but bytes have 8 bits in them.  The 128 extra
527 characters have different meanings depending on the locale.  Absent a
528 locale, currently these extra characters are generally considered to be
529 unassigned, and this has presented some problems.  This has being
530 changed starting in 5.12 so that these characters can be considered to
531 be Latin-1 (ISO-8859-1).
532
533 =item *
534
535 Mixing #define and #ifdef
536
537   #define BURGLE(x) ... \
538   #ifdef BURGLE_OLD_STYLE        /* BAD */
539   ... do it the old way ... \
540   #else
541   ... do it the new way ... \
542   #endif
543
544 You cannot portably "stack" cpp directives.  For example in the above
545 you need two separate BURGLE() #defines, one for each #ifdef branch.
546
547 =item *
548
549 Adding non-comment stuff after #endif or #else
550
551   #ifdef SNOSH
552   ...
553   #else !SNOSH    /* BAD */
554   ...
555   #endif SNOSH    /* BAD */
556
557 The #endif and #else cannot portably have anything non-comment after
558 them.  If you want to document what is going (which is a good idea
559 especially if the branches are long), use (C) comments:
560
561   #ifdef SNOSH
562   ...
563   #else /* !SNOSH */
564   ...
565   #endif /* SNOSH */
566
567 The gcc option C<-Wendif-labels> warns about the bad variant (by
568 default on starting from Perl 5.9.4).
569
570 =item *
571
572 Having a comma after the last element of an enum list
573
574   enum color {
575     CERULEAN,
576     CHARTREUSE,
577     CINNABAR,     /* BAD */
578   };
579
580 is not portable.  Leave out the last comma.
581
582 Also note that whether enums are implicitly morphable to ints varies
583 between compilers, you might need to (int).
584
585 =item *
586
587 Mixing signed char pointers with unsigned char pointers
588
589   int foo(char *s) { ... }
590   ...
591   unsigned char *t = ...; /* Or U8* t = ... */
592   foo(t);   /* BAD */
593
594 While this is legal practice, it is certainly dubious, and downright
595 fatal in at least one platform: for example VMS cc considers this a
596 fatal error.  One cause for people often making this mistake is that a
597 "naked char" and therefore dereferencing a "naked char pointer" have an
598 undefined signedness: it depends on the compiler and the flags of the
599 compiler and the underlying platform whether the result is signed or
600 unsigned.  For this very same reason using a 'char' as an array index is
601 bad.
602
603 =item *
604
605 Macros that have string constants and their arguments as substrings of
606 the string constants
607
608   #define FOO(n) printf("number = %d\n", n)    /* BAD */
609   FOO(10);
610
611 Pre-ANSI semantics for that was equivalent to
612
613   printf("10umber = %d\10");
614
615 which is probably not what you were expecting.  Unfortunately at least
616 one reasonably common and modern C compiler does "real backward
617 compatibility" here, in AIX that is what still happens even though the
618 rest of the AIX compiler is very happily C89.
619
620 =item *
621
622 Using printf formats for non-basic C types
623
624    IV i = ...;
625    printf("i = %d\n", i);    /* BAD */
626
627 While this might by accident work in some platform (where IV happens to
628 be an C<int>), in general it cannot.  IV might be something larger.  Even
629 worse the situation is with more specific types (defined by Perl's
630 configuration step in F<config.h>):
631
632    Uid_t who = ...;
633    printf("who = %d\n", who);    /* BAD */
634
635 The problem here is that Uid_t might be not only not C<int>-wide but it
636 might also be unsigned, in which case large uids would be printed as
637 negative values.
638
639 There is no simple solution to this because of printf()'s limited
640 intelligence, but for many types the right format is available as with
641 either 'f' or '_f' suffix, for example:
642
643    IVdf /* IV in decimal */
644    UVxf /* UV is hexadecimal */
645
646    printf("i = %"IVdf"\n", i); /* The IVdf is a string constant. */
647
648    Uid_t_f /* Uid_t in decimal */
649
650    printf("who = %"Uid_t_f"\n", who);
651
652 Or you can try casting to a "wide enough" type:
653
654    printf("i = %"IVdf"\n", (IV)something_very_small_and_signed);
655
656 See L<perlguts/Formatted Printing of Size_t and SSize_t> for how to
657 print those.
658
659 Also remember that the C<%p> format really does require a void pointer:
660
661    U8* p = ...;
662    printf("p = %p\n", (void*)p);
663
664 The gcc option C<-Wformat> scans for such problems.
665
666 =item *
667
668 Blindly passing va_list
669
670 Not all platforms support passing va_list to further varargs (stdarg)
671 functions.  The right thing to do is to copy the va_list using the
672 Perl_va_copy() if the NEED_VA_COPY is defined.
673
674 =item *
675
676 Using gcc statement expressions
677
678    val = ({...;...;...});    /* BAD */
679
680 While a nice extension, it's not portable.  Historically, Perl used
681 them in macros if available to gain some extra speed (essentially
682 as a funky form of inlining), but we now support (or emulate) C99
683 C<static inline> functions, so use them instead. Declare functions as
684 C<PERL_STATIC_INLINE> to transparently fall back to emulation where needed.
685
686 =item *
687
688 Binding together several statements in a macro
689
690 Use the macros STMT_START and STMT_END.
691
692    STMT_START {
693       ...
694    } STMT_END
695
696 =item *
697
698 Testing for operating systems or versions when should be testing for
699 features
700
701   #ifdef __FOONIX__    /* BAD */
702   foo = quux();
703   #endif
704
705 Unless you know with 100% certainty that quux() is only ever available
706 for the "Foonix" operating system B<and> that is available B<and>
707 correctly working for B<all> past, present, B<and> future versions of
708 "Foonix", the above is very wrong.  This is more correct (though still
709 not perfect, because the below is a compile-time check):
710
711   #ifdef HAS_QUUX
712   foo = quux();
713   #endif
714
715 How does the HAS_QUUX become defined where it needs to be?  Well, if
716 Foonix happens to be Unixy enough to be able to run the Configure
717 script, and Configure has been taught about detecting and testing
718 quux(), the HAS_QUUX will be correctly defined.  In other platforms, the
719 corresponding configuration step will hopefully do the same.
720
721 In a pinch, if you cannot wait for Configure to be educated, or if you
722 have a good hunch of where quux() might be available, you can
723 temporarily try the following:
724
725   #if (defined(__FOONIX__) || defined(__BARNIX__))
726   # define HAS_QUUX
727   #endif
728
729   ...
730
731   #ifdef HAS_QUUX
732   foo = quux();
733   #endif
734
735 But in any case, try to keep the features and operating systems
736 separate.
737
738 A good resource on the predefined macros for various operating
739 systems, compilers, and so forth is
740 L<http://sourceforge.net/p/predef/wiki/Home/>
741
742 =item *
743
744 Assuming the contents of static memory pointed to by the return values
745 of Perl wrappers for C library functions doesn't change.  Many C library
746 functions return pointers to static storage that can be overwritten by
747 subsequent calls to the same or related functions.  Perl has
748 light-weight wrappers for some of these functions, and which don't make
749 copies of the static memory.  A good example is the interface to the
750 environment variables that are in effect for the program.  Perl has
751 C<PerlEnv_getenv> to get values from the environment.  But the return is
752 a pointer to static memory in the C library.  If you are using the value
753 to immediately test for something, that's fine, but if you save the
754 value and expect it to be unchanged by later processing, you would be
755 wrong, but perhaps you wouldn't know it because different C library
756 implementations behave differently, and the one on the platform you're
757 testing on might work for your situation.  But on some platforms, a
758 subsequent call to C<PerlEnv_getenv> or related function WILL overwrite
759 the memory that your first call points to.  This has led to some
760 hard-to-debug problems.  Do a L<perlapi/savepv> to make a copy, thus
761 avoiding these problems.  You will have to free the copy when you're
762 done to avoid memory leaks.  If you don't have control over when it gets
763 freed, you'll need to make the copy in a mortal scalar, like so:
764
765  if ((s = PerlEnv_getenv("foo") == NULL) {
766     ... /* handle NULL case */
767  }
768  else {
769      s = SvPVX(sv_2mortal(newSVpv(s, 0)));
770  }
771
772 The above example works only if C<"s"> is C<NUL>-terminated; otherwise
773 you have to pass its length to C<newSVpv>.
774
775 =back
776
777 =head2 Problematic System Interfaces
778
779 =over 4
780
781 =item *
782
783 Perl strings are NOT the same as C strings:  They may contain C<NUL>
784 characters, whereas a C string is terminated by the first C<NUL>.
785 That is why Perl API functions that deal with strings generally take a
786 pointer to the first byte and either a length or a pointer to the byte
787 just beyond the final one.
788
789 And this is the reason that many of the C library string handling
790 functions should not be used.  They don't cope with the full generality
791 of Perl strings.  It may be that your test cases don't have embedded
792 C<NUL>s, and so the tests pass, whereas there may well eventually arise
793 real-world cases where they fail.  A lesson here is to include C<NUL>s
794 in your tests.  Now it's fairly rare in most real world cases to get
795 C<NUL>s, so your code may seem to work, until one day a C<NUL> comes
796 along.
797
798 Here's an example.  It used to be a common paradigm, for decades, in the
799 perl core to use S<C<strchr("list", c)>> to see if the character C<c> is
800 any of the ones given in C<"list">, a double-quote-enclosed string of
801 the set of characters that we are seeing if C<c> is one of.  As long as
802 C<c> isn't a C<NUL>, it works.  But when C<c> is a C<NUL>, C<strchr>
803 returns a pointer to the terminating C<NUL> in C<"list">.   This likely
804 will result in a segfault or a security issue when the caller uses that
805 end pointer as the starting point to read from.
806
807 A solution to this and many similar issues is to use the C<mem>I<-foo> C
808 library functions instead.  In this case C<memchr> can be used to see if
809 C<c> is in C<"list"> and works even if C<c> is C<NUL>.  These functions
810 need an additional parameter to give the string length.
811 In the case of literal string parameters, perl has defined macros that
812 calculate the length for you.  See L<perlapi/String Handling>.
813
814 =item *
815
816 malloc(0), realloc(0), calloc(0, 0) are non-portable.  To be portable
817 allocate at least one byte.  (In general you should rarely need to work
818 at this low level, but instead use the various malloc wrappers.)
819
820 =item *
821
822 snprintf() - the return type is unportable.  Use my_snprintf() instead.
823
824 =back
825
826 =head2 Security problems
827
828 Last but not least, here are various tips for safer coding.
829 See also L<perlclib> for libc/stdio replacements one should use.
830
831 =over 4
832
833 =item *
834
835 Do not use gets()
836
837 Or we will publicly ridicule you.  Seriously.
838
839 =item *
840
841 Do not use tmpfile()
842
843 Use mkstemp() instead.
844
845 =item *
846
847 Do not use strcpy() or strcat() or strncpy() or strncat()
848
849 Use my_strlcpy() and my_strlcat() instead: they either use the native
850 implementation, or Perl's own implementation (borrowed from the public
851 domain implementation of INN).
852
853 =item *
854
855 Do not use sprintf() or vsprintf()
856
857 If you really want just plain byte strings, use my_snprintf() and
858 my_vsnprintf() instead, which will try to use snprintf() and
859 vsnprintf() if those safer APIs are available.  If you want something
860 fancier than a plain byte string, use
861 L<C<Perl_form>()|perlapi/form> or SVs and
862 L<C<Perl_sv_catpvf()>|perlapi/sv_catpvf>.
863
864 Note that glibc C<printf()>, C<sprintf()>, etc. are buggy before glibc
865 version 2.17.  They won't allow a C<%.s> format with a precision to
866 create a string that isn't valid UTF-8 if the current underlying locale
867 of the program is UTF-8.  What happens is that the C<%s> and its operand are
868 simply skipped without any notice.
869 L<https://sourceware.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=6530>.
870
871 =item *
872
873 Do not use atoi()
874
875 Use grok_atoUV() instead.  atoi() has ill-defined behavior on overflows,
876 and cannot be used for incremental parsing.  It is also affected by locale,
877 which is bad.
878
879 =item *
880
881 Do not use strtol() or strtoul()
882
883 Use grok_atoUV() instead.  strtol() or strtoul() (or their IV/UV-friendly
884 macro disguises, Strtol() and Strtoul(), or Atol() and Atoul() are
885 affected by locale, which is bad.
886
887 =back
888
889 =head1 DEBUGGING
890
891 You can compile a special debugging version of Perl, which allows you
892 to use the C<-D> option of Perl to tell more about what Perl is doing.
893 But sometimes there is no alternative than to dive in with a debugger,
894 either to see the stack trace of a core dump (very useful in a bug
895 report), or trying to figure out what went wrong before the core dump
896 happened, or how did we end up having wrong or unexpected results.
897
898 =head2 Poking at Perl
899
900 To really poke around with Perl, you'll probably want to build Perl for
901 debugging, like this:
902
903     ./Configure -d -DDEBUGGING
904     make
905
906 C<-DDEBUGGING> turns on the C compiler's C<-g> flag to have it produce
907 debugging information which will allow us to step through a running
908 program, and to see in which C function we are at (without the debugging
909 information we might see only the numerical addresses of the functions,
910 which is not very helpful). It will also turn on the C<DEBUGGING>
911 compilation symbol which enables all the internal debugging code in Perl.
912 There are a whole bunch of things you can debug with this:
913 L<perlrun|perlrun/-Dletters> lists them all, and the best way to find out
914 about them is to play about with them.  The most useful options are
915 probably
916
917     l  Context (loop) stack processing
918     s  Stack snapshots (with v, displays all stacks)
919     t  Trace execution
920     o  Method and overloading resolution
921     c  String/numeric conversions
922
923 For example
924
925     $ perl -Dst -e '$a + 1'
926     ....
927     (-e:1)      gvsv(main::a)
928         =>  UNDEF
929     (-e:1)      const(IV(1))
930         =>  UNDEF  IV(1)
931     (-e:1)      add
932         =>  NV(1)
933
934
935 Some of the functionality of the debugging code can be achieved with a
936 non-debugging perl by using XS modules:
937
938     -Dr => use re 'debug'
939     -Dx => use O 'Debug'
940
941 =head2 Using a source-level debugger
942
943 If the debugging output of C<-D> doesn't help you, it's time to step
944 through perl's execution with a source-level debugger.
945
946 =over 3
947
948 =item *
949
950 We'll use C<gdb> for our examples here; the principles will apply to
951 any debugger (many vendors call their debugger C<dbx>), but check the
952 manual of the one you're using.
953
954 =back
955
956 To fire up the debugger, type
957
958     gdb ./perl
959
960 Or if you have a core dump:
961
962     gdb ./perl core
963
964 You'll want to do that in your Perl source tree so the debugger can
965 read the source code.  You should see the copyright message, followed by
966 the prompt.
967
968     (gdb)
969
970 C<help> will get you into the documentation, but here are the most
971 useful commands:
972
973 =over 3
974
975 =item * run [args]
976
977 Run the program with the given arguments.
978
979 =item * break function_name
980
981 =item * break source.c:xxx
982
983 Tells the debugger that we'll want to pause execution when we reach
984 either the named function (but see L<perlguts/Internal Functions>!) or
985 the given line in the named source file.
986
987 =item * step
988
989 Steps through the program a line at a time.
990
991 =item * next
992
993 Steps through the program a line at a time, without descending into
994 functions.
995
996 =item * continue
997
998 Run until the next breakpoint.
999
1000 =item * finish
1001
1002 Run until the end of the current function, then stop again.
1003
1004 =item * 'enter'
1005
1006 Just pressing Enter will do the most recent operation again - it's a
1007 blessing when stepping through miles of source code.
1008
1009 =item * ptype
1010
1011 Prints the C definition of the argument given.
1012
1013   (gdb) ptype PL_op
1014   type = struct op {
1015       OP *op_next;
1016       OP *op_sibparent;
1017       OP *(*op_ppaddr)(void);
1018       PADOFFSET op_targ;
1019       unsigned int op_type : 9;
1020       unsigned int op_opt : 1;
1021       unsigned int op_slabbed : 1;
1022       unsigned int op_savefree : 1;
1023       unsigned int op_static : 1;
1024       unsigned int op_folded : 1;
1025       unsigned int op_spare : 2;
1026       U8 op_flags;
1027       U8 op_private;
1028   } *
1029
1030 =item * print
1031
1032 Execute the given C code and print its results.  B<WARNING>: Perl makes
1033 heavy use of macros, and F<gdb> does not necessarily support macros
1034 (see later L</"gdb macro support">).  You'll have to substitute them
1035 yourself, or to invoke cpp on the source code files (see L</"The .i
1036 Targets">) So, for instance, you can't say
1037
1038     print SvPV_nolen(sv)
1039
1040 but you have to say
1041
1042     print Perl_sv_2pv_nolen(sv)
1043
1044 =back
1045
1046 You may find it helpful to have a "macro dictionary", which you can
1047 produce by saying C<cpp -dM perl.c | sort>.  Even then, F<cpp> won't
1048 recursively apply those macros for you.
1049
1050 =head2 gdb macro support
1051
1052 Recent versions of F<gdb> have fairly good macro support, but in order
1053 to use it you'll need to compile perl with macro definitions included
1054 in the debugging information.  Using F<gcc> version 3.1, this means
1055 configuring with C<-Doptimize=-g3>.  Other compilers might use a
1056 different switch (if they support debugging macros at all).
1057
1058 =head2 Dumping Perl Data Structures
1059
1060 One way to get around this macro hell is to use the dumping functions
1061 in F<dump.c>; these work a little like an internal
1062 L<Devel::Peek|Devel::Peek>, but they also cover OPs and other
1063 structures that you can't get at from Perl.  Let's take an example.
1064 We'll use the C<$a = $b + $c> we used before, but give it a bit of
1065 context: C<$b = "6XXXX"; $c = 2.3;>.  Where's a good place to stop and
1066 poke around?
1067
1068 What about C<pp_add>, the function we examined earlier to implement the
1069 C<+> operator:
1070
1071     (gdb) break Perl_pp_add
1072     Breakpoint 1 at 0x46249f: file pp_hot.c, line 309.
1073
1074 Notice we use C<Perl_pp_add> and not C<pp_add> - see
1075 L<perlguts/Internal Functions>.  With the breakpoint in place, we can
1076 run our program:
1077
1078     (gdb) run -e '$b = "6XXXX"; $c = 2.3; $a = $b + $c'
1079
1080 Lots of junk will go past as gdb reads in the relevant source files and
1081 libraries, and then:
1082
1083     Breakpoint 1, Perl_pp_add () at pp_hot.c:309
1084     1396    dSP; dATARGET; bool useleft; SV *svl, *svr;
1085     (gdb) step
1086     311           dPOPTOPnnrl_ul;
1087     (gdb)
1088
1089 We looked at this bit of code before, and we said that
1090 C<dPOPTOPnnrl_ul> arranges for two C<NV>s to be placed into C<left> and
1091 C<right> - let's slightly expand it:
1092
1093  #define dPOPTOPnnrl_ul  NV right = POPn; \
1094                          SV *leftsv = TOPs; \
1095                          NV left = USE_LEFT(leftsv) ? SvNV(leftsv) : 0.0
1096
1097 C<POPn> takes the SV from the top of the stack and obtains its NV
1098 either directly (if C<SvNOK> is set) or by calling the C<sv_2nv>
1099 function.  C<TOPs> takes the next SV from the top of the stack - yes,
1100 C<POPn> uses C<TOPs> - but doesn't remove it.  We then use C<SvNV> to
1101 get the NV from C<leftsv> in the same way as before - yes, C<POPn> uses
1102 C<SvNV>.
1103
1104 Since we don't have an NV for C<$b>, we'll have to use C<sv_2nv> to
1105 convert it.  If we step again, we'll find ourselves there:
1106
1107     (gdb) step
1108     Perl_sv_2nv (sv=0xa0675d0) at sv.c:1669
1109     1669        if (!sv)
1110     (gdb)
1111
1112 We can now use C<Perl_sv_dump> to investigate the SV:
1113
1114     (gdb) print Perl_sv_dump(sv)
1115     SV = PV(0xa057cc0) at 0xa0675d0
1116     REFCNT = 1
1117     FLAGS = (POK,pPOK)
1118     PV = 0xa06a510 "6XXXX"\0
1119     CUR = 5
1120     LEN = 6
1121     $1 = void
1122
1123 We know we're going to get C<6> from this, so let's finish the
1124 subroutine:
1125
1126     (gdb) finish
1127     Run till exit from #0  Perl_sv_2nv (sv=0xa0675d0) at sv.c:1671
1128     0x462669 in Perl_pp_add () at pp_hot.c:311
1129     311           dPOPTOPnnrl_ul;
1130
1131 We can also dump out this op: the current op is always stored in
1132 C<PL_op>, and we can dump it with C<Perl_op_dump>.  This'll give us
1133 similar output to CPAN module B::Debug.
1134
1135     (gdb) print Perl_op_dump(PL_op)
1136     {
1137     13  TYPE = add  ===> 14
1138         TARG = 1
1139         FLAGS = (SCALAR,KIDS)
1140         {
1141             TYPE = null  ===> (12)
1142               (was rv2sv)
1143             FLAGS = (SCALAR,KIDS)
1144             {
1145     11          TYPE = gvsv  ===> 12
1146                 FLAGS = (SCALAR)
1147                 GV = main::b
1148             }
1149         }
1150
1151 # finish this later #
1152
1153 =head2 Using gdb to look at specific parts of a program
1154
1155 With the example above, you knew to look for C<Perl_pp_add>, but what if
1156 there were multiple calls to it all over the place, or you didn't know what
1157 the op was you were looking for?
1158
1159 One way to do this is to inject a rare call somewhere near what you're looking
1160 for.  For example, you could add C<study> before your method:
1161
1162     study;
1163
1164 And in gdb do:
1165
1166     (gdb) break Perl_pp_study
1167
1168 And then step until you hit what you're
1169 looking for.  This works well in a loop
1170 if you want to only break at certain iterations:
1171
1172     for my $c (1..100) {
1173         study if $c == 50;
1174     }
1175
1176 =head2 Using gdb to look at what the parser/lexer are doing
1177
1178 If you want to see what perl is doing when parsing/lexing your code, you can
1179 use C<BEGIN {}>:
1180
1181     print "Before\n";
1182     BEGIN { study; }
1183     print "After\n";
1184
1185 And in gdb:
1186
1187     (gdb) break Perl_pp_study
1188
1189 If you want to see what the parser/lexer is doing inside of C<if> blocks and
1190 the like you need to be a little trickier:
1191
1192     if ($a && $b && do { BEGIN { study } 1 } && $c) { ... }
1193
1194 =head1 SOURCE CODE STATIC ANALYSIS
1195
1196 Various tools exist for analysing C source code B<statically>, as
1197 opposed to B<dynamically>, that is, without executing the code.  It is
1198 possible to detect resource leaks, undefined behaviour, type
1199 mismatches, portability problems, code paths that would cause illegal
1200 memory accesses, and other similar problems by just parsing the C code
1201 and looking at the resulting graph, what does it tell about the
1202 execution and data flows.  As a matter of fact, this is exactly how C
1203 compilers know to give warnings about dubious code.
1204
1205 =head2 lint
1206
1207 The good old C code quality inspector, C<lint>, is available in several
1208 platforms, but please be aware that there are several different
1209 implementations of it by different vendors, which means that the flags
1210 are not identical across different platforms.
1211
1212 There is a C<lint> target in Makefile, but you may have to
1213 diddle with the flags (see above).
1214
1215 =head2 Coverity
1216
1217 Coverity (L<http://www.coverity.com/>) is a product similar to lint and as
1218 a testbed for their product they periodically check several open source
1219 projects, and they give out accounts to open source developers to the
1220 defect databases.
1221
1222 There is Coverity setup for the perl5 project:
1223 L<https://scan.coverity.com/projects/perl5>
1224
1225 =head2 HP-UX cadvise (Code Advisor)
1226
1227 HP has a C/C++ static analyzer product for HP-UX caller Code Advisor.
1228 (Link not given here because the URL is horribly long and seems horribly
1229 unstable; use the search engine of your choice to find it.)  The use of
1230 the C<cadvise_cc> recipe with C<Configure ... -Dcc=./cadvise_cc>
1231 (see cadvise "User Guide") is recommended; as is the use of C<+wall>.
1232
1233 =head2 cpd (cut-and-paste detector)
1234
1235 The cpd tool detects cut-and-paste coding.  If one instance of the
1236 cut-and-pasted code changes, all the other spots should probably be
1237 changed, too.  Therefore such code should probably be turned into a
1238 subroutine or a macro.
1239
1240 cpd (L<https://pmd.github.io/latest/pmd_userdocs_cpd.html>) is part of the pmd project
1241 (L<https://pmd.github.io/>).  pmd was originally written for static
1242 analysis of Java code, but later the cpd part of it was extended to
1243 parse also C and C++.
1244
1245 Download the pmd-bin-X.Y.zip () from the SourceForge site, extract the
1246 pmd-X.Y.jar from it, and then run that on source code thusly:
1247
1248   java -cp pmd-X.Y.jar net.sourceforge.pmd.cpd.CPD \
1249    --minimum-tokens 100 --files /some/where/src --language c > cpd.txt
1250
1251 You may run into memory limits, in which case you should use the -Xmx
1252 option:
1253
1254   java -Xmx512M ...
1255
1256 =head2 gcc warnings
1257
1258 Though much can be written about the inconsistency and coverage
1259 problems of gcc warnings (like C<-Wall> not meaning "all the warnings",
1260 or some common portability problems not being covered by C<-Wall>, or
1261 C<-ansi> and C<-pedantic> both being a poorly defined collection of
1262 warnings, and so forth), gcc is still a useful tool in keeping our
1263 coding nose clean.
1264
1265 The C<-Wall> is by default on.
1266
1267 It would be nice for C<-pedantic>) to be on always, but unfortunately it is not
1268 safe on all platforms - for example fatal conflicts with the system headers
1269 (Solaris being a prime example).  If Configure C<-Dgccansipedantic> is used,
1270 the C<cflags> frontend selects C<-pedantic> for the platforms where it is known
1271 to be safe.
1272
1273 The following extra flags are added:
1274
1275 =over 4
1276
1277 =item *
1278
1279 C<-Wendif-labels>
1280
1281 =item *
1282
1283 C<-Wextra>
1284
1285 =item *
1286
1287 C<-Wc++-compat>
1288
1289 =item *
1290
1291 C<-Wwrite-strings>
1292
1293 =item *
1294
1295 C<-Werror=pointer-arith>
1296
1297 =item *
1298
1299 C<-Werror=vla>
1300
1301 =back
1302
1303 The following flags would be nice to have but they would first need
1304 their own Augean stablemaster:
1305
1306 =over 4
1307
1308 =item *
1309
1310 C<-Wshadow>
1311
1312 =item *
1313
1314 C<-Wstrict-prototypes>
1315
1316 =back
1317
1318 The C<-Wtraditional> is another example of the annoying tendency of gcc
1319 to bundle a lot of warnings under one switch (it would be impossible to
1320 deploy in practice because it would complain a lot) but it does contain
1321 some warnings that would be beneficial to have available on their own,
1322 such as the warning about string constants inside macros containing the
1323 macro arguments: this behaved differently pre-ANSI than it does in
1324 ANSI, and some C compilers are still in transition, AIX being an
1325 example.
1326
1327 =head2 Warnings of other C compilers
1328
1329 Other C compilers (yes, there B<are> other C compilers than gcc) often
1330 have their "strict ANSI" or "strict ANSI with some portability
1331 extensions" modes on, like for example the Sun Workshop has its C<-Xa>
1332 mode on (though implicitly), or the DEC (these days, HP...) has its
1333 C<-std1> mode on.
1334
1335 =head1 MEMORY DEBUGGERS
1336
1337 B<NOTE 1>: Running under older memory debuggers such as Purify,
1338 valgrind or Third Degree greatly slows down the execution: seconds
1339 become minutes, minutes become hours.  For example as of Perl 5.8.1, the
1340 ext/Encode/t/Unicode.t takes extraordinarily long to complete under
1341 e.g. Purify, Third Degree, and valgrind.  Under valgrind it takes more
1342 than six hours, even on a snappy computer.  The said test must be doing
1343 something that is quite unfriendly for memory debuggers.  If you don't
1344 feel like waiting, that you can simply kill away the perl process.
1345 Roughly valgrind slows down execution by factor 10, AddressSanitizer by
1346 factor 2.
1347
1348 B<NOTE 2>: To minimize the number of memory leak false alarms (see
1349 L</PERL_DESTRUCT_LEVEL> for more information), you have to set the
1350 environment variable PERL_DESTRUCT_LEVEL to 2.  For example, like this:
1351
1352     env PERL_DESTRUCT_LEVEL=2 valgrind ./perl -Ilib ...
1353
1354 B<NOTE 3>: There are known memory leaks when there are compile-time
1355 errors within eval or require, seeing C<S_doeval> in the call stack is
1356 a good sign of these.  Fixing these leaks is non-trivial, unfortunately,
1357 but they must be fixed eventually.
1358
1359 B<NOTE 4>: L<DynaLoader> will not clean up after itself completely
1360 unless Perl is built with the Configure option
1361 C<-Accflags=-DDL_UNLOAD_ALL_AT_EXIT>.
1362
1363 =head2 valgrind
1364
1365 The valgrind tool can be used to find out both memory leaks and illegal
1366 heap memory accesses.  As of version 3.3.0, Valgrind only supports Linux
1367 on x86, x86-64 and PowerPC and Darwin (OS X) on x86 and x86-64.  The
1368 special "test.valgrind" target can be used to run the tests under
1369 valgrind.  Found errors and memory leaks are logged in files named
1370 F<testfile.valgrind> and by default output is displayed inline.
1371
1372 Example usage:
1373
1374     make test.valgrind
1375
1376 Since valgrind adds significant overhead, tests will take much longer to
1377 run.  The valgrind tests support being run in parallel to help with this:
1378
1379     TEST_JOBS=9 make test.valgrind
1380
1381 Note that the above two invocations will be very verbose as reachable
1382 memory and leak-checking is enabled by default.  If you want to just see
1383 pure errors, try:
1384
1385     VG_OPTS='-q --leak-check=no --show-reachable=no' TEST_JOBS=9 \
1386         make test.valgrind
1387
1388 Valgrind also provides a cachegrind tool, invoked on perl as:
1389
1390     VG_OPTS=--tool=cachegrind make test.valgrind
1391
1392 As system libraries (most notably glibc) are also triggering errors,
1393 valgrind allows to suppress such errors using suppression files.  The
1394 default suppression file that comes with valgrind already catches a lot
1395 of them.  Some additional suppressions are defined in F<t/perl.supp>.
1396
1397 To get valgrind and for more information see
1398
1399     http://valgrind.org/
1400
1401 =head2 AddressSanitizer
1402
1403 AddressSanitizer ("ASan") consists of a compiler instrumentation module
1404 and a run-time C<malloc> library. ASan is available for a variety of
1405 architectures, operating systems, and compilers (see project link below).
1406 It checks for unsafe memory usage, such as use after free and buffer 
1407 overflow conditions, and is fast enough that you can easily compile your
1408 debugging or optimized perl with it. Modern versions of ASan check for
1409 memory leaks by default on most platforms, otherwise (e.g. x86_64 OS X)
1410 this feature can be enabled via C<ASAN_OPTIONS=detect_leaks=1>.
1411
1412
1413 To build perl with AddressSanitizer, your Configure invocation should
1414 look like:
1415
1416     sh Configure -des -Dcc=clang \
1417        -Accflags=-fsanitize=address -Aldflags=-fsanitize=address \
1418        -Alddlflags=-shared\ -fsanitize=address \
1419        -fsanitize-blacklist=`pwd`/asan_ignore
1420
1421 where these arguments mean:
1422
1423 =over 4
1424
1425 =item * -Dcc=clang
1426
1427 This should be replaced by the full path to your clang executable if it
1428 is not in your path.
1429
1430 =item * -Accflags=-fsanitize=address
1431
1432 Compile perl and extensions sources with AddressSanitizer.
1433
1434 =item * -Aldflags=-fsanitize=address
1435
1436 Link the perl executable with AddressSanitizer.
1437
1438 =item * -Alddlflags=-shared\ -fsanitize=address
1439
1440 Link dynamic extensions with AddressSanitizer.  You must manually
1441 specify C<-shared> because using C<-Alddlflags=-shared> will prevent
1442 Configure from setting a default value for C<lddlflags>, which usually
1443 contains C<-shared> (at least on Linux).
1444
1445 =item * -fsanitize-blacklist=`pwd`/asan_ignore
1446
1447 AddressSanitizer will ignore functions listed in the C<asan_ignore>
1448 file. (This file should contain a short explanation of why each of
1449 the functions is listed.)
1450
1451 =back
1452
1453 See also
1454 L<https://github.com/google/sanitizers/wiki/AddressSanitizer>.
1455
1456
1457 =head1 PROFILING
1458
1459 Depending on your platform there are various ways of profiling Perl.
1460
1461 There are two commonly used techniques of profiling executables:
1462 I<statistical time-sampling> and I<basic-block counting>.
1463
1464 The first method takes periodically samples of the CPU program counter,
1465 and since the program counter can be correlated with the code generated
1466 for functions, we get a statistical view of in which functions the
1467 program is spending its time.  The caveats are that very small/fast
1468 functions have lower probability of showing up in the profile, and that
1469 periodically interrupting the program (this is usually done rather
1470 frequently, in the scale of milliseconds) imposes an additional
1471 overhead that may skew the results.  The first problem can be alleviated
1472 by running the code for longer (in general this is a good idea for
1473 profiling), the second problem is usually kept in guard by the
1474 profiling tools themselves.
1475
1476 The second method divides up the generated code into I<basic blocks>.
1477 Basic blocks are sections of code that are entered only in the
1478 beginning and exited only at the end.  For example, a conditional jump
1479 starts a basic block.  Basic block profiling usually works by
1480 I<instrumenting> the code by adding I<enter basic block #nnnn>
1481 book-keeping code to the generated code.  During the execution of the
1482 code the basic block counters are then updated appropriately.  The
1483 caveat is that the added extra code can skew the results: again, the
1484 profiling tools usually try to factor their own effects out of the
1485 results.
1486
1487 =head2 Gprof Profiling
1488
1489 I<gprof> is a profiling tool available in many Unix platforms which
1490 uses I<statistical time-sampling>.  You can build a profiled version of
1491 F<perl> by compiling using gcc with the flag C<-pg>.  Either edit
1492 F<config.sh> or re-run F<Configure>.  Running the profiled version of
1493 Perl will create an output file called F<gmon.out> which contains the
1494 profiling data collected during the execution.
1495
1496 quick hint:
1497
1498     $ sh Configure -des -Dusedevel -Accflags='-pg' \
1499         -Aldflags='-pg' -Alddlflags='-pg -shared' \
1500         && make perl
1501     $ ./perl ... # creates gmon.out in current directory
1502     $ gprof ./perl > out
1503     $ less out
1504
1505 (you probably need to add C<-shared> to the <-Alddlflags> line until RT
1506 #118199 is resolved)
1507
1508 The F<gprof> tool can then display the collected data in various ways.
1509 Usually F<gprof> understands the following options:
1510
1511 =over 4
1512
1513 =item * -a
1514
1515 Suppress statically defined functions from the profile.
1516
1517 =item * -b
1518
1519 Suppress the verbose descriptions in the profile.
1520
1521 =item * -e routine
1522
1523 Exclude the given routine and its descendants from the profile.
1524
1525 =item * -f routine
1526
1527 Display only the given routine and its descendants in the profile.
1528
1529 =item * -s
1530
1531 Generate a summary file called F<gmon.sum> which then may be given to
1532 subsequent gprof runs to accumulate data over several runs.
1533
1534 =item * -z
1535
1536 Display routines that have zero usage.
1537
1538 =back
1539
1540 For more detailed explanation of the available commands and output
1541 formats, see your own local documentation of F<gprof>.
1542
1543 =head2 GCC gcov Profiling
1544
1545 I<basic block profiling> is officially available in gcc 3.0 and later.
1546 You can build a profiled version of F<perl> by compiling using gcc with
1547 the flags C<-fprofile-arcs -ftest-coverage>.  Either edit F<config.sh>
1548 or re-run F<Configure>.
1549
1550 quick hint:
1551
1552     $ sh Configure -des -Dusedevel -Doptimize='-g' \
1553         -Accflags='-fprofile-arcs -ftest-coverage' \
1554         -Aldflags='-fprofile-arcs -ftest-coverage' \
1555         -Alddlflags='-fprofile-arcs -ftest-coverage -shared' \
1556         && make perl
1557     $ rm -f regexec.c.gcov regexec.gcda
1558     $ ./perl ...
1559     $ gcov regexec.c
1560     $ less regexec.c.gcov
1561
1562 (you probably need to add C<-shared> to the <-Alddlflags> line until RT
1563 #118199 is resolved)
1564
1565 Running the profiled version of Perl will cause profile output to be
1566 generated.  For each source file an accompanying F<.gcda> file will be
1567 created.
1568
1569 To display the results you use the I<gcov> utility (which should be
1570 installed if you have gcc 3.0 or newer installed).  F<gcov> is run on
1571 source code files, like this
1572
1573     gcov sv.c
1574
1575 which will cause F<sv.c.gcov> to be created.  The F<.gcov> files contain
1576 the source code annotated with relative frequencies of execution
1577 indicated by "#" markers.  If you want to generate F<.gcov> files for
1578 all profiled object files, you can run something like this:
1579
1580     for file in `find . -name \*.gcno`
1581     do sh -c "cd `dirname $file` && gcov `basename $file .gcno`"
1582     done
1583
1584 Useful options of F<gcov> include C<-b> which will summarise the basic
1585 block, branch, and function call coverage, and C<-c> which instead of
1586 relative frequencies will use the actual counts.  For more information
1587 on the use of F<gcov> and basic block profiling with gcc, see the
1588 latest GNU CC manual.  As of gcc 4.8, this is at
1589 L<http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Gcov-Intro.html#Gcov-Intro>
1590
1591 =head2 callgrind profiling
1592
1593 callgrind is a valgrind tool for profiling source code. Paired
1594 with kcachegrind (a Qt based UI), it gives you an overview of
1595 where code is taking up time, as well as the ability
1596 to examine callers, call trees, and more. One of its benefits
1597 is you can use it on perl and XS modules that have not been
1598 compiled with debugging symbols.
1599
1600 If perl is compiled with debugging symbols (C<-g>), you can view
1601 the annotated source and click around, much like Devel::NYTProf's
1602 HTML output.
1603
1604 For basic usage:
1605
1606     valgrind --tool=callgrind ./perl ...
1607
1608 By default it will write output to F<callgrind.out.PID>, but you
1609 can change that with C<--callgrind-out-file=...>
1610
1611 To view the data, do:
1612
1613     kcachegrind callgrind.out.PID
1614
1615 If you'd prefer to view the data in a terminal, you can use
1616 F<callgrind_annotate>. In it's basic form:
1617
1618     callgrind_annotate callgrind.out.PID | less
1619
1620 Some useful options are:
1621
1622 =over 4
1623
1624 =item * --threshold
1625
1626 Percentage of counts (of primary sort event) we are interested in.
1627 The default is 99%, 100% might show things that seem to be missing.
1628
1629 =item * --auto
1630
1631 Annotate all source files containing functions that helped reach
1632 the event count threshold.
1633
1634 =back
1635
1636 =head1 MISCELLANEOUS TRICKS
1637
1638 =head2 PERL_DESTRUCT_LEVEL
1639
1640 If you want to run any of the tests yourself manually using e.g.
1641 valgrind, please note that by default perl B<does not> explicitly
1642 cleanup all the memory it has allocated (such as global memory arenas)
1643 but instead lets the exit() of the whole program "take care" of such
1644 allocations, also known as "global destruction of objects".
1645
1646 There is a way to tell perl to do complete cleanup: set the environment
1647 variable PERL_DESTRUCT_LEVEL to a non-zero value.  The t/TEST wrapper
1648 does set this to 2, and this is what you need to do too, if you don't
1649 want to see the "global leaks": For example, for running under valgrind
1650
1651     env PERL_DESTRUCT_LEVEL=2 valgrind ./perl -Ilib t/foo/bar.t
1652
1653 (Note: the mod_perl apache module uses also this environment variable
1654 for its own purposes and extended its semantics.  Refer to the mod_perl
1655 documentation for more information.  Also, spawned threads do the
1656 equivalent of setting this variable to the value 1.)
1657
1658 If, at the end of a run you get the message I<N scalars leaked>, you
1659 can recompile with C<-DDEBUG_LEAKING_SCALARS>,
1660 (C<Configure -Accflags=-DDEBUG_LEAKING_SCALARS>), which will cause the
1661 addresses of all those leaked SVs to be dumped along with details as to
1662 where each SV was originally allocated.  This information is also
1663 displayed by Devel::Peek.  Note that the extra details recorded with
1664 each SV increases memory usage, so it shouldn't be used in production
1665 environments.  It also converts C<new_SV()> from a macro into a real
1666 function, so you can use your favourite debugger to discover where
1667 those pesky SVs were allocated.
1668
1669 If you see that you're leaking memory at runtime, but neither valgrind
1670 nor C<-DDEBUG_LEAKING_SCALARS> will find anything, you're probably
1671 leaking SVs that are still reachable and will be properly cleaned up
1672 during destruction of the interpreter.  In such cases, using the C<-Dm>
1673 switch can point you to the source of the leak.  If the executable was
1674 built with C<-DDEBUG_LEAKING_SCALARS>, C<-Dm> will output SV
1675 allocations in addition to memory allocations.  Each SV allocation has a
1676 distinct serial number that will be written on creation and destruction
1677 of the SV.  So if you're executing the leaking code in a loop, you need
1678 to look for SVs that are created, but never destroyed between each
1679 cycle.  If such an SV is found, set a conditional breakpoint within
1680 C<new_SV()> and make it break only when C<PL_sv_serial> is equal to the
1681 serial number of the leaking SV.  Then you will catch the interpreter in
1682 exactly the state where the leaking SV is allocated, which is
1683 sufficient in many cases to find the source of the leak.
1684
1685 As C<-Dm> is using the PerlIO layer for output, it will by itself
1686 allocate quite a bunch of SVs, which are hidden to avoid recursion.  You
1687 can bypass the PerlIO layer if you use the SV logging provided by
1688 C<-DPERL_MEM_LOG> instead.
1689
1690 =head2 PERL_MEM_LOG
1691
1692 If compiled with C<-DPERL_MEM_LOG> (C<-Accflags=-DPERL_MEM_LOG>), both
1693 memory and SV allocations go through logging functions, which is
1694 handy for breakpoint setting.
1695
1696 Unless C<-DPERL_MEM_LOG_NOIMPL> (C<-Accflags=-DPERL_MEM_LOG_NOIMPL>) is
1697 also compiled, the logging functions read $ENV{PERL_MEM_LOG} to
1698 determine whether to log the event, and if so how:
1699
1700     $ENV{PERL_MEM_LOG} =~ /m/           Log all memory ops
1701     $ENV{PERL_MEM_LOG} =~ /s/           Log all SV ops
1702     $ENV{PERL_MEM_LOG} =~ /t/           include timestamp in Log
1703     $ENV{PERL_MEM_LOG} =~ /^(\d+)/      write to FD given (default is 2)
1704
1705 Memory logging is somewhat similar to C<-Dm> but is independent of
1706 C<-DDEBUGGING>, and at a higher level; all uses of Newx(), Renew(), and
1707 Safefree() are logged with the caller's source code file and line
1708 number (and C function name, if supported by the C compiler).  In
1709 contrast, C<-Dm> is directly at the point of C<malloc()>.  SV logging is
1710 similar.
1711
1712 Since the logging doesn't use PerlIO, all SV allocations are logged and
1713 no extra SV allocations are introduced by enabling the logging.  If
1714 compiled with C<-DDEBUG_LEAKING_SCALARS>, the serial number for each SV
1715 allocation is also logged.
1716
1717 =head2 DDD over gdb
1718
1719 Those debugging perl with the DDD frontend over gdb may find the
1720 following useful:
1721
1722 You can extend the data conversion shortcuts menu, so for example you
1723 can display an SV's IV value with one click, without doing any typing.
1724 To do that simply edit ~/.ddd/init file and add after:
1725
1726   ! Display shortcuts.
1727   Ddd*gdbDisplayShortcuts: \
1728   /t ()   // Convert to Bin\n\
1729   /d ()   // Convert to Dec\n\
1730   /x ()   // Convert to Hex\n\
1731   /o ()   // Convert to Oct(\n\
1732
1733 the following two lines:
1734
1735   ((XPV*) (())->sv_any )->xpv_pv  // 2pvx\n\
1736   ((XPVIV*) (())->sv_any )->xiv_iv // 2ivx
1737
1738 so now you can do ivx and pvx lookups or you can plug there the sv_peek
1739 "conversion":
1740
1741   Perl_sv_peek(my_perl, (SV*)()) // sv_peek
1742
1743 (The my_perl is for threaded builds.)  Just remember that every line,
1744 but the last one, should end with \n\
1745
1746 Alternatively edit the init file interactively via: 3rd mouse button ->
1747 New Display -> Edit Menu
1748
1749 Note: you can define up to 20 conversion shortcuts in the gdb section.
1750
1751 =head2 C backtrace
1752
1753 On some platforms Perl supports retrieving the C level backtrace
1754 (similar to what symbolic debuggers like gdb do).
1755
1756 The backtrace returns the stack trace of the C call frames,
1757 with the symbol names (function names), the object names (like "perl"),
1758 and if it can, also the source code locations (file:line).
1759
1760 The supported platforms are Linux, and OS X (some *BSD might
1761 work at least partly, but they have not yet been tested).
1762
1763 This feature hasn't been tested with multiple threads, but it will
1764 only show the backtrace of the thread doing the backtracing.
1765
1766 The feature needs to be enabled with C<Configure -Dusecbacktrace>.
1767
1768 The C<-Dusecbacktrace> also enables keeping the debug information when
1769 compiling/linking (often: C<-g>).  Many compilers/linkers do support
1770 having both optimization and keeping the debug information.  The debug
1771 information is needed for the symbol names and the source locations.
1772
1773 Static functions might not be visible for the backtrace.
1774
1775 Source code locations, even if available, can often be missing or
1776 misleading if the compiler has e.g. inlined code.  Optimizer can
1777 make matching the source code and the object code quite challenging.
1778
1779 =over 4
1780
1781 =item Linux
1782
1783 You B<must> have the BFD (-lbfd) library installed, otherwise C<perl> will
1784 fail to link.  The BFD is usually distributed as part of the GNU binutils.
1785
1786 Summary: C<Configure ... -Dusecbacktrace>
1787 and you need C<-lbfd>.
1788
1789 =item OS X
1790
1791 The source code locations are supported B<only> if you have
1792 the Developer Tools installed.  (BFD is B<not> needed.)
1793
1794 Summary: C<Configure ... -Dusecbacktrace>
1795 and installing the Developer Tools would be good.
1796
1797 =back
1798
1799 Optionally, for trying out the feature, you may want to enable
1800 automatic dumping of the backtrace just before a warning or croak (die)
1801 message is emitted, by adding C<-Accflags=-DUSE_C_BACKTRACE_ON_ERROR>
1802 for Configure.
1803
1804 Unless the above additional feature is enabled, nothing about the
1805 backtrace functionality is visible, except for the Perl/XS level.
1806
1807 Furthermore, even if you have enabled this feature to be compiled,
1808 you need to enable it in runtime with an environment variable:
1809 C<PERL_C_BACKTRACE_ON_ERROR=10>.  It must be an integer higher
1810 than zero, telling the desired frame count.
1811
1812 Retrieving the backtrace from Perl level (using for example an XS
1813 extension) would be much less exciting than one would hope: normally
1814 you would see C<runops>, C<entersub>, and not much else.  This API is
1815 intended to be called B<from within> the Perl implementation, not from
1816 Perl level execution.
1817
1818 The C API for the backtrace is as follows:
1819
1820 =over 4
1821
1822 =item get_c_backtrace
1823
1824 =item free_c_backtrace
1825
1826 =item get_c_backtrace_dump
1827
1828 =item dump_c_backtrace
1829
1830 =back
1831
1832 =head2 Poison
1833
1834 If you see in a debugger a memory area mysteriously full of 0xABABABAB
1835 or 0xEFEFEFEF, you may be seeing the effect of the Poison() macros, see
1836 L<perlclib>.
1837
1838 =head2 Read-only optrees
1839
1840 Under ithreads the optree is read only.  If you want to enforce this, to
1841 check for write accesses from buggy code, compile with
1842 C<-Accflags=-DPERL_DEBUG_READONLY_OPS>
1843 to enable code that allocates op memory
1844 via C<mmap>, and sets it read-only when it is attached to a subroutine.
1845 Any write access to an op results in a C<SIGBUS> and abort.
1846
1847 This code is intended for development only, and may not be portable
1848 even to all Unix variants.  Also, it is an 80% solution, in that it
1849 isn't able to make all ops read only.  Specifically it does not apply to
1850 op slabs belonging to C<BEGIN> blocks.
1851
1852 However, as an 80% solution it is still effective, as it has caught
1853 bugs in the past.
1854
1855 =head2 When is a bool not a bool?
1856
1857 On pre-C99 compilers, C<bool> is defined as equivalent to C<char>.
1858 Consequently assignment of any larger type to a C<bool> is unsafe and may be
1859 truncated.  The C<cBOOL> macro exists to cast it correctly; you may also find
1860 that using it is shorter and clearer than writing out the equivalent
1861 conditional expression longhand.
1862
1863 On those platforms and compilers where C<bool> really is a boolean (C++,
1864 C99), it is easy to forget the cast.  You can force C<bool> to be a C<char>
1865 by compiling with C<-Accflags=-DPERL_BOOL_AS_CHAR>.  You may also wish to
1866 run C<Configure> with something like
1867
1868     -Accflags='-Wconversion -Wno-sign-conversion -Wno-shorten-64-to-32'
1869
1870 or your compiler's equivalent to make it easier to spot any unsafe truncations
1871 that show up.
1872
1873 The C<TRUE> and C<FALSE> macros are available for situations where using them
1874 would clarify intent. (But they always just mean the same as the integers 1 and
1875 0 regardless, so using them isn't compulsory.)
1876
1877 =head2 The .i Targets
1878
1879 You can expand the macros in a F<foo.c> file by saying
1880
1881     make foo.i
1882
1883 which will expand the macros using cpp.  Don't be scared by the
1884 results.
1885
1886 =head1 AUTHOR
1887
1888 This document was originally written by Nathan Torkington, and is
1889 maintained by the perl5-porters mailing list.