This is a live mirror of the Perl 5 development currently hosted at https://github.com/perl/perl5
perlexperiment: document the private_use experiment
[perl5.git] / pod / perlguts.pod
index a58d7ad..f1fd7da 100644 (file)
@@ -21,16 +21,52 @@ Perl has three typedefs that handle Perl's three main data types:
 
 Each typedef has specific routines that manipulate the various data types.
 
+=for apidoc_section $AV
+=for apidoc Ayh||AV
+=for apidoc_section $HV
+=for apidoc Ayh||HV
+=for apidoc_section $SV
+=for apidoc Ayh||SV
+
 =head2 What is an "IV"?
 
 Perl uses a special typedef IV which is a simple signed integer type that is
 guaranteed to be large enough to hold a pointer (as well as an integer).
 Additionally, there is the UV, which is simply an unsigned IV.
 
-Perl also uses two special typedefs, I32 and I16, which will always be at
-least 32-bits and 16-bits long, respectively.  (Again, there are U32 and U16,
-as well.)  They will usually be exactly 32 and 16 bits long, but on Crays
-they will both be 64 bits.
+Perl also uses several special typedefs to declare variables to hold
+integers of (at least) a given size.
+Use I8, I16, I32, and I64 to declare a signed integer variable which has
+at least as many bits as the number in its name.  These all evaluate to
+the native C type that is closest to the given number of bits, but no
+smaller than that number.  For example, on many platforms, a C<short> is
+16 bits long, and if so, I16 will evaluate to a C<short>.  But on
+platforms where a C<short> isn't exactly 16 bits, Perl will use the
+smallest type that contains 16 bits or more.
+
+U8, U16, U32, and U64 are to declare the corresponding unsigned integer
+types.
+
+If the platform doesn't support 64-bit integers, both I64 and U64 will
+be undefined.  Use IV and UV to declare the largest practicable, and
+C<L<perlapi/WIDEST_UTYPE>> for the absolute maximum unsigned, but which
+may not be usable in all circumstances.
+
+A numeric constant can be specified with L<perlapi/C<INT16_C>>,
+L<perlapi/C<UINTMAX_C>>, and similar.
+
+=for apidoc_section $integer
+=for apidoc Ayh||I8
+=for apidoc_item ||I16
+=for apidoc_item ||I32
+=for apidoc_item ||I64
+=for apidoc_item ||IV
+
+=for apidoc Ayh||U8
+=for apidoc_item ||U16
+=for apidoc_item ||U32
+=for apidoc_item ||U64
+=for apidoc_item ||UV
 
 =head2 Working with SVs
 
@@ -46,6 +82,8 @@ much of the internals is that PVs are just for strings.  Often, for
 example, a trailing C<NUL> is tacked on automatically.  The non-string use
 is documented only in this paragraph.)
 
+=for apidoc Ayh||NV
+
 The seven routines are:
 
     SV*  newSViv(IV);
@@ -56,10 +94,12 @@ The seven routines are:
     SV*  newSVpvf(const char*, ...);
     SV*  newSVsv(SV*);
 
-C<STRLEN> is an integer type (Size_t, usually defined as size_t in
+C<STRLEN> is an integer type (C<Size_t>, usually defined as C<size_t> in
 F<config.h>) guaranteed to be large enough to represent the size of
 any string that perl can handle.
 
+=for apidoc Ayh||STRLEN
+
 In the unlikely case of a SV requiring more complex initialization, you
 can create an empty SV with newSV(len).  If C<len> is 0 an empty SV of
 type NULL is returned, else an SV of type PV is returned with len + 1 (for
@@ -79,7 +119,7 @@ To change the value of an I<already-existing> SV, there are eight routines:
     void  sv_setpvn(SV*, const char*, STRLEN)
     void  sv_setpvf(SV*, const char*, ...);
     void  sv_vsetpvfn(SV*, const char*, STRLEN, va_list *,
-                                                    SV **, I32, bool *);
+                                        SV **, Size_t, bool *);
     void  sv_setsv(SV*, SV*);
 
 Notice that you can choose to specify the length of the string to be
@@ -103,7 +143,7 @@ important.  Note that this function requires you to specify the length of
 the format.
 
 The C<sv_set*()> functions are not generic enough to operate on values
-that have "magic".  See L<Magic Virtual Tables> later in this document.
+that have "magic".  See L</Magic Virtual Tables> later in this document.
 
 All SVs that contain strings should be terminated with a C<NUL> character.
 If it is not C<NUL>-terminated there is a risk of
@@ -113,27 +153,74 @@ Perl's own functions typically add a trailing C<NUL> for this reason.
 Nevertheless, you should be very careful when you pass a string stored
 in an SV to a C function or system call.
 
-To access the actual value that an SV points to, you can use the macros:
+To access the actual value that an SV points to, Perl's API exposes
+several macros that coerce the actual scalar type into an IV, UV, double,
+or string:
+
+=over
+
+=item * C<SvIV(SV*)> (C<IV>) and C<SvUV(SV*)> (C<UV>)
+
+=item * C<SvNV(SV*)> (C<double>)
+
+=item * Strings are a bit complicated:
+
+=over
+
+=item * Byte string: C<SvPVbyte(SV*, STRLEN len)> or C<SvPVbyte_nolen(SV*)>
+
+If the Perl string is C<"\xff\xff">, then this returns a 2-byte C<char*>.
 
-    SvIV(SV*)
-    SvUV(SV*)
-    SvNV(SV*)
-    SvPV(SV*, STRLEN len)
-    SvPV_nolen(SV*)
+This is suitable for Perl strings that represent bytes.
 
-which will automatically coerce the actual scalar type into an IV, UV, double,
-or string.
+=item * UTF-8 string: C<SvPVutf8(SV*, STRLEN len)> or C<SvPVutf8_nolen(SV*)>
 
-In the C<SvPV> macro, the length of the string returned is placed into the
-variable C<len> (this is a macro, so you do I<not> use C<&len>).  If you do
-not care what the length of the data is, use the C<SvPV_nolen> macro.
-Historically the C<SvPV> macro with the global variable C<PL_na> has been
-used in this case.  But that can be quite inefficient because C<PL_na> must
+If the Perl string is C<"\xff\xff">, then this returns a 4-byte C<char*>.
+
+This is suitable for Perl strings that represent characters.
+
+B<CAVEAT>: That C<char*> will be encoded via Perl's internal UTF-8 variant,
+which means that if the SV contains non-Unicode code points (e.g.,
+0x110000), then the result may contain extensions over valid UTF-8.
+See L<perlapi/is_strict_utf8_string> for some methods Perl gives
+you to check the UTF-8 validity of these macros' returns.
+
+=item * You can also use C<SvPV(SV*, STRLEN len)> or C<SvPV_nolen(SV*)>
+to fetch the SV's raw internal buffer. This is tricky, though; if your Perl
+string
+is C<"\xff\xff">, then depending on the SV's internal encoding you might get
+back a 2-byte B<OR> a 4-byte C<char*>.
+Moreover, if it's the 4-byte string, that could come from either Perl
+C<"\xff\xff"> stored UTF-8 encoded, or Perl C<"\xc3\xbf\xc3\xbf"> stored
+as raw octets. To differentiate between these you B<MUST> look up the
+SV's UTF8 bit (cf. C<SvUTF8>) to know whether the source Perl string
+is 2 characters (C<SvUTF8> would be on) or 4 characters (C<SvUTF8> would be
+off).
+
+B<IMPORTANT:> Use of C<SvPV>, C<SvPV_nolen>, or
+similarly-named macros I<without> looking up the SV's UTF8 bit is
+almost certainly a bug if non-ASCII input is allowed.
+
+When the UTF8 bit is on, the same B<CAVEAT> about UTF-8 validity applies
+here as for C<SvPVutf8>.
+
+=back
+
+(See L</How do I pass a Perl string to a C library?> for more details.)
+
+In C<SvPVbyte>, C<SvPVutf8>, and C<SvPV>, the length of the C<char*> returned
+is placed into the
+variable C<len> (these are macros, so you do I<not> use C<&len>). If you do
+not care what the length of the data is, use C<SvPVbyte_nolen>,
+C<SvPVutf8_nolen>, or C<SvPV_nolen> instead.
+The global variable C<PL_na> can also be given to
+C<SvPVbyte>/C<SvPVutf8>/C<SvPV>
+in this case.  But that can be quite inefficient because C<PL_na> must
 be accessed in thread-local storage in threaded Perl.  In any case, remember
 that Perl allows arbitrary strings of data that may both contain NULs and
 might not be terminated by a C<NUL>.
 
-Also remember that C doesn't allow you to safely say C<foo(SvPV(s, len),
+Also remember that C doesn't allow you to safely say C<foo(SvPVbyte(s, len),
 len);>.  It might work with your
 compiler, but it won't work for everyone.
 Break this sort of statement up into separate assignments:
@@ -141,9 +228,11 @@ Break this sort of statement up into separate assignments:
     SV *s;
     STRLEN len;
     char *ptr;
-    ptr = SvPV(s, len);
+    ptr = SvPVbyte(s, len);
     foo(ptr, len);
 
+=back
+
 If you want to know if the scalar value is TRUE, you can use:
 
     SvTRUE(SV*)
@@ -160,7 +249,7 @@ add space for the trailing C<NUL> byte (perl's own string functions typically do
 C<SvGROW(sv, len + 1)>).
 
 If you want to write to an existing SV's buffer and set its value to a
-string, use SvPV_force() or one of its variants to force the SV to be
+string, use SvPVbyte_force() or one of its variants to force the SV to be
 a PV.  This will remove any of various types of non-stringness from
 the SV while preserving the content of the SV in the PV.  This can be
 used, for example, to append data from an API function to a buffer
@@ -186,11 +275,11 @@ sv_insert() or sv_insert_flags().
 If you don't need the existing content of the SV, you can avoid some
 copying with:
 
-    sv_setpvn(sv, "", 0);
+    SvPVCLEAR(sv);
     s = SvGROW(sv, needlen + 1);
     /* something that modifies up to needlen bytes at s, but modifies
        newlen bytes
-         eg. newlen = read(fd, s. needlen);
+         eg. newlen = read(fd, s, needlen);
      */
     s[newlen] = '\0';
     SvCUR_set(sv, newlen);
@@ -252,7 +341,7 @@ SV with the string stored in the second SV.  It also forces the second SV
 to be interpreted as a string.
 
 The C<sv_cat*()> functions are not generic enough to operate on values that
-have "magic".  See L<Magic Virtual Tables> later in this document.
+have "magic".  See L</Magic Virtual Tables> later in this document.
 
 If you know the name of a scalar variable, you can get a pointer to its SV
 by using the following:
@@ -282,7 +371,7 @@ But won't work when called as:
 So to repeat always use SvOK() to check whether an sv is defined.
 
 Also you have to be careful when using C<&PL_sv_undef> as a value in
-AVs or HVs (see L<AVs, HVs and undefined values>).
+AVs or HVs (see L</AVs, HVs and undefined values>).
 
 There are also the two values C<PL_sv_yes> and C<PL_sv_no>, which contain
 boolean TRUE and FALSE values, respectively.  Like C<PL_sv_undef>, their
@@ -304,7 +393,7 @@ bus error, or just weird results.  Change the zero to C<&PL_sv_undef> in the
 first line and all will be well.
 
 To free an SV that you've created, call C<SvREFCNT_dec(SV*)>.  Normally this
-call is not necessary (see L<Reference Counts and Mortality>).
+call is not necessary (see L</Reference Counts and Mortality>).
 
 =head2 Offsets
 
@@ -341,14 +430,15 @@ copy-on-write is skipped.  First have a look at an empty string:
 Notice here the LEN is 10.  (It may differ on your platform.)  Extend the
 length of the string to one less than 10, and do a substitution:
 
-  % ./perl -Ilib -MDevel::Peek -le '$a=""; $a.="123456789"; $a=~s/.//; Dump($a)'
-  SV = PV(0x7ffa04008a70) at 0x7ffa04030390
-    REFCNT = 1
-    FLAGS = (POK,OOK,pPOK)
-    OFFSET = 1
-    PV = 0x7ffa03c05b61 ( "\1" . ) "23456789"\0
-    CUR = 8
-    LEN = 9
+ % ./perl -Ilib -MDevel::Peek -le '$a=""; $a.="123456789"; $a=~s/.//; \
+                                                            Dump($a)'
+ SV = PV(0x7ffa04008a70) at 0x7ffa04030390
+   REFCNT = 1
+   FLAGS = (POK,OOK,pPOK)
+   OFFSET = 1
+   PV = 0x7ffa03c05b61 ( "\1" . ) "23456789"\0
+   CUR = 8
+   LEN = 9
 
 Here the number of bytes chopped off (1) is shown next as the OFFSET.  The
 portion of the string between the "real" and the "fake" beginnings is
@@ -460,7 +550,7 @@ by using the following:
 
 This returns NULL if the variable does not exist.
 
-See L<Understanding the Magic of Tied Hashes and Arrays> for more
+See L</Understanding the Magic of Tied Hashes and Arrays> for more
 information on how to use the array access functions on tied arrays.
 
 =head2 Working with HVs
@@ -512,6 +602,8 @@ overhead).  The key is a string pointer; the value is an C<SV*>.  However,
 once you have an C<HE*>, to get the actual key and value, use the routines
 specified below.
 
+=for apidoc Ayh||HE
+
     I32    hv_iterinit(HV*);
             /* Prepares starting point to traverse hash table */
     HE*    hv_iternext(HV*);
@@ -544,9 +636,12 @@ The exact implementation of this macro varies by architecture and version
 of perl, and the return value may change per invocation, so the value
 is only valid for the duration of a single perl process.
 
-See L<Understanding the Magic of Tied Hashes and Arrays> for more
+See L</Understanding the Magic of Tied Hashes and Arrays> for more
 information on how to use the hash access functions on tied hashes.
 
+=for apidoc_section $HV
+=for apidoc Amh|void|PERL_HASH|U32 hash|char *key|STRLEN klen
+
 =head2 Hash API Extensions
 
 Beginning with version 5.004, the following functions are also supported:
@@ -680,12 +775,14 @@ macro and then check the return value.
 
 The most useful types that will be returned are:
 
-    < SVt_PVAV  Scalar
     SVt_PVAV    Array
     SVt_PVHV    Hash
     SVt_PVCV    Code
     SVt_PVGV    Glob (possibly a file handle)
 
+Any numerical value returned which is less than SVt_PVAV will be a scalar
+of some form.
+
 See L<perlapi/svtype> for more details.
 
 =head2 Blessed References and Class Objects
@@ -701,7 +798,7 @@ A reference can be blessed into a package with the following function:
 
 The C<sv> argument must be a reference value.  The C<stash> argument
 specifies which class the reference will belong to.  See
-L<Stashes and Globs> for information on converting class names into stashes.
+L</Stashes and Globs> for information on converting class names into stashes.
 
 /* Still under construction */
 
@@ -797,68 +894,116 @@ Perl uses a reference count-driven garbage collection mechanism.  SVs,
 AVs, or HVs (xV for short in the following) start their life with a
 reference count of 1.  If the reference count of an xV ever drops to 0,
 then it will be destroyed and its memory made available for reuse.
-
-This normally doesn't happen at the Perl level unless a variable is
-undef'ed or the last variable holding a reference to it is changed or
-overwritten.  At the internal level, however, reference counts can be
-manipulated with the following macros:
+At the most basic internal level, reference counts can be manipulated
+with the following macros:
 
     int SvREFCNT(SV* sv);
     SV* SvREFCNT_inc(SV* sv);
     void SvREFCNT_dec(SV* sv);
 
-However, there is one other function which manipulates the reference
-count of its argument.  The C<newRV_inc> function, you will recall,
-creates a reference to the specified argument.  As a side effect,
-it increments the argument's reference count.  If this is not what
-you want, use C<newRV_noinc> instead.
-
-For example, imagine you want to return a reference from an XSUB function.
-Inside the XSUB routine, you create an SV which initially has a reference
-count of one.  Then you call C<newRV_inc>, passing it the just-created SV.
-This returns the reference as a new SV, but the reference count of the
-SV you passed to C<newRV_inc> has been incremented to two.  Now you
-return the reference from the XSUB routine and forget about the SV.
-But Perl hasn't!  Whenever the returned reference is destroyed, the
-reference count of the original SV is decreased to one and nothing happens.
-The SV will hang around without any way to access it until Perl itself
-terminates.  This is a memory leak.
-
-The correct procedure, then, is to use C<newRV_noinc> instead of
-C<newRV_inc>.  Then, if and when the last reference is destroyed,
-the reference count of the SV will go to zero and it will be destroyed,
-stopping any memory leak.
+(There are also suffixed versions of the increment and decrement macros,
+for situations where the full generality of these basic macros can be
+exchanged for some performance.)
+
+However, the way a programmer should think about references is not so
+much in terms of the bare reference count, but in terms of I<ownership>
+of references.  A reference to an xV can be owned by any of a variety
+of entities: another xV, the Perl interpreter, an XS data structure,
+a piece of running code, or a dynamic scope.  An xV generally does not
+know what entities own the references to it; it only knows how many
+references there are, which is the reference count.
+
+To correctly maintain reference counts, it is essential to keep track
+of what references the XS code is manipulating.  The programmer should
+always know where a reference has come from and who owns it, and be
+aware of any creation or destruction of references, and any transfers
+of ownership.  Because ownership isn't represented explicitly in the xV
+data structures, only the reference count need be actually maintained
+by the code, and that means that this understanding of ownership is not
+actually evident in the code.  For example, transferring ownership of a
+reference from one owner to another doesn't change the reference count
+at all, so may be achieved with no actual code.  (The transferring code
+doesn't touch the referenced object, but does need to ensure that the
+former owner knows that it no longer owns the reference, and that the
+new owner knows that it now does.)
+
+An xV that is visible at the Perl level should not become unreferenced
+and thus be destroyed.  Normally, an object will only become unreferenced
+when it is no longer visible, often by the same means that makes it
+invisible.  For example, a Perl reference value (RV) owns a reference to
+its referent, so if the RV is overwritten that reference gets destroyed,
+and the no-longer-reachable referent may be destroyed as a result.
+
+Many functions have some kind of reference manipulation as
+part of their purpose.  Sometimes this is documented in terms
+of ownership of references, and sometimes it is (less helpfully)
+documented in terms of changes to reference counts.  For example, the
+L<newRV_inc()|perlapi/newRV_inc> function is documented to create a new RV
+(with reference count 1) and increment the reference count of the referent
+that was supplied by the caller.  This is best understood as creating
+a new reference to the referent, which is owned by the created RV,
+and returning to the caller ownership of the sole reference to the RV.
+The L<newRV_noinc()|perlapi/newRV_noinc> function instead does not
+increment the reference count of the referent, but the RV nevertheless
+ends up owning a reference to the referent.  It is therefore implied
+that the caller of C<newRV_noinc()> is relinquishing a reference to the
+referent, making this conceptually a more complicated operation even
+though it does less to the data structures.
+
+For example, imagine you want to return a reference from an XSUB
+function.  Inside the XSUB routine, you create an SV which initially
+has just a single reference, owned by the XSUB routine.  This reference
+needs to be disposed of before the routine is complete, otherwise it
+will leak, preventing the SV from ever being destroyed.  So to create
+an RV referencing the SV, it is most convenient to pass the SV to
+C<newRV_noinc()>, which consumes that reference.  Now the XSUB routine
+no longer owns a reference to the SV, but does own a reference to the RV,
+which in turn owns a reference to the SV.  The ownership of the reference
+to the RV is then transferred by the process of returning the RV from
+the XSUB.
 
 There are some convenience functions available that can help with the
 destruction of xVs.  These functions introduce the concept of "mortality".
-An xV that is mortal has had its reference count marked to be decremented,
-but not actually decremented, until "a short time later".  Generally the
-term "short time later" means a single Perl statement, such as a call to
-an XSUB function.  The actual determinant for when mortal xVs have their
-reference count decremented depends on two macros, SAVETMPS and FREETMPS.
-See L<perlcall> and L<perlxs> for more details on these macros.
-
-"Mortalization" then is at its simplest a deferred C<SvREFCNT_dec>.
-However, if you mortalize a variable twice, the reference count will
-later be decremented twice.
-
-"Mortal" SVs are mainly used for SVs that are placed on perl's stack.
-For example an SV which is created just to pass a number to a called sub
-is made mortal to have it cleaned up automatically when it's popped off
-the stack.  Similarly, results returned by XSUBs (which are pushed on the
-stack) are often made mortal.
-
-To create a mortal variable, use the functions:
+Much documentation speaks of an xV itself being mortal, but this is
+misleading.  It is really I<a reference to> an xV that is mortal, and it
+is possible for there to be more than one mortal reference to a single xV.
+For a reference to be mortal means that it is owned by the temps stack,
+one of perl's many internal stacks, which will destroy that reference
+"a short time later".  Usually the "short time later" is the end of
+the current Perl statement.  However, it gets more complicated around
+dynamic scopes: there can be multiple sets of mortal references hanging
+around at the same time, with different death dates.  Internally, the
+actual determinant for when mortal xV references are destroyed depends
+on two macros, SAVETMPS and FREETMPS.  See L<perlcall> and L<perlxs>
+and L</Temporaries Stack> below for more details on these macros.
+
+Mortal references are mainly used for xVs that are placed on perl's
+main stack.  The stack is problematic for reference tracking, because it
+contains a lot of xV references, but doesn't own those references: they
+are not counted.  Currently, there are many bugs resulting from xVs being
+destroyed while referenced by the stack, because the stack's uncounted
+references aren't enough to keep the xVs alive.  So when putting an
+(uncounted) reference on the stack, it is vitally important to ensure that
+there will be a counted reference to the same xV that will last at least
+as long as the uncounted reference.  But it's also important that that
+counted reference be cleaned up at an appropriate time, and not unduly
+prolong the xV's life.  For there to be a mortal reference is often the
+best way to satisfy this requirement, especially if the xV was created
+especially to be put on the stack and would otherwise be unreferenced.
+
+To create a mortal reference, use the functions:
 
     SV*  sv_newmortal()
-    SV*  sv_2mortal(SV*)
     SV*  sv_mortalcopy(SV*)
+    SV*  sv_2mortal(SV*)
 
-The first call creates a mortal SV (with no value), the second converts an existing
-SV to a mortal SV (and thus defers a call to C<SvREFCNT_dec>), and the
-third creates a mortal copy of an existing SV.
-Because C<sv_newmortal> gives the new SV no value, it must normally be given one
-via C<sv_setpv>, C<sv_setiv>, etc. :
+C<sv_newmortal()> creates an SV (with the undefined value) whose sole
+reference is mortal.  C<sv_mortalcopy()> creates an xV whose value is a
+copy of a supplied xV and whose sole reference is mortal.  C<sv_2mortal()>
+mortalises an existing xV reference: it transfers ownership of a reference
+from the caller to the temps stack.  Because C<sv_newmortal> gives the new
+SV no value, it must normally be given one via C<sv_setpv>, C<sv_setiv>,
+etc. :
 
     SV *tmp = sv_newmortal();
     sv_setiv(tmp, an_integer);
@@ -867,17 +1012,6 @@ As that is multiple C statements it is quite common so see this idiom instead:
 
     SV *tmp = sv_2mortal(newSViv(an_integer));
 
-
-You should be careful about creating mortal variables.  Strange things
-can happen if you make the same value mortal within multiple contexts,
-or if you make a variable mortal multiple
-times.  Thinking of "Mortalization"
-as deferred C<SvREFCNT_dec> should help to minimize such problems.
-For example if you are passing an SV which you I<know> has a high enough REFCNT
-to survive its use on the stack you need not do any mortalization.
-If you are not sure then doing an C<SvREFCNT_inc> and C<sv_2mortal>, or
-making a C<sv_mortalcopy> is safer.
-
 The mortal routines are not just for SVs; AVs and HVs can be
 made mortal by passing their address (type-casted to C<SV*>) to the
 C<sv_2mortal> or C<sv_mortalcopy> routines.
@@ -938,6 +1072,63 @@ as any other SV.
 
 For more information on references and blessings, consult L<perlref>.
 
+=head2 I/O Handles
+
+Like AVs and HVs, IO objects are another type of non-scalar SV which
+may contain input and output L<PerlIO|perlapio> objects or a C<DIR *>
+from opendir().
+
+You can create a new IO object:
+
+    IO*  newIO();
+
+Unlike other SVs, a new IO object is automatically blessed into the
+L<IO::File> class.
+
+The IO object contains an input and output PerlIO handle:
+
+  PerlIO *IoIFP(IO *io);
+  PerlIO *IoOFP(IO *io);
+
+Typically if the IO object has been opened on a file, the input handle
+is always present, but the output handle is only present if the file
+is open for output.  For a file, if both are present they will be the
+same PerlIO object.
+
+Distinct input and output PerlIO objects are created for sockets and
+character devices.
+
+The IO object also contains other data associated with Perl I/O
+handles:
+
+  IV IoLINES(io);                /* $. */
+  IV IoPAGE(io);                 /* $% */
+  IV IoPAGE_LEN(io);             /* $= */
+  IV IoLINES_LEFT(io);           /* $- */
+  char *IoTOP_NAME(io);          /* $^ */
+  GV *IoTOP_GV(io);              /* $^ */
+  char *IoFMT_NAME(io);          /* $~ */
+  GV *IoFMT_GV(io);              /* $~ */
+  char *IoBOTTOM_NAME(io);
+  GV *IoBOTTOM_GV(io);
+  char IoTYPE(io);
+  U8 IoFLAGS(io);
+
+Most of these are involved with L<formats|perlform>.
+
+IoFLAGs() may contain a combination of flags, the most interesting of
+which are C<IOf_FLUSH> (C<$|>) for autoflush and C<IOf_UNTAINT>,
+settable with L<< IO::Handle's untaint() method|IO::Handle/"$io->untaint" >>.
+
+The IO object may also contains a directory handle:
+
+  DIR *IoDIRP(io);
+
+suitable for use with PerlDir_read() etc.
+
+All of these accessors macros are lvalues, there are no distinct
+C<_set()> macros to modify the members of the IO object.
+
 =head2 Double-Typed SVs
 
 Scalar variables normally contain only one type of value, an integer,
@@ -1075,7 +1266,7 @@ to contain an C<SV*> and is stored as-is with its REFCNT incremented.
 
 The sv_magic function uses C<how> to determine which, if any, predefined
 "Magic Virtual Table" should be assigned to the C<mg_virtual> field.
-See the L<Magic Virtual Tables> section below.  The C<how> argument is also
+See the L</Magic Virtual Tables> section below.  The C<how> argument is also
 stored in the C<mg_type> field.  The value of
 C<how> should be chosen from the set of macros
 C<PERL_MAGIC_foo> found in F<perl.h>.  Note that before
@@ -1086,8 +1277,9 @@ referring to 'U' magic rather than C<PERL_MAGIC_uvar> for example.
 The C<obj> argument is stored in the C<mg_obj> field of the C<MAGIC>
 structure.  If it is not the same as the C<sv> argument, the reference
 count of the C<obj> object is incremented.  If it is the same, or if
-the C<how> argument is C<PERL_MAGIC_arylen>, or if it is a NULL pointer,
-then C<obj> is merely stored, without the reference count being incremented.
+the C<how> argument is C<PERL_MAGIC_arylen>, C<PERL_MAGIC_regdatum>,
+C<PERL_MAGIC_regdata>, or if it is a NULL pointer, then C<obj> is merely
+stored, without the reference count being incremented.
 
 See also C<sv_magicext> in L<perlapi> for a more flexible way to add magic
 to an SV.
@@ -1119,19 +1311,21 @@ C<MGVTBL>, which is a structure of function pointers and stands for
 "Magic Virtual Table" to handle the various operations that might be
 applied to that variable.
 
+=for apidoc Ayh||MGVTBL
+
 The C<MGVTBL> has five (or sometimes eight) pointers to the following
 routine types:
 
-    int  (*svt_get)(SV* sv, MAGIC* mg);
-    int  (*svt_set)(SV* sv, MAGIC* mg);
-    U32  (*svt_len)(SV* sv, MAGIC* mg);
-    int  (*svt_clear)(SV* sv, MAGIC* mg);
-    int  (*svt_free)(SV* sv, MAGIC* mg);
+    int  (*svt_get)  (pTHX_ SV* sv, MAGIC* mg);
+    int  (*svt_set)  (pTHX_ SV* sv, MAGIC* mg);
+    U32  (*svt_len)  (pTHX_ SV* sv, MAGIC* mg);
+    int  (*svt_clear)(pTHX_ SV* sv, MAGIC* mg);
+    int  (*svt_free) (pTHX_ SV* sv, MAGIC* mg);
 
-    int  (*svt_copy)(SV *sv, MAGIC* mg, SV *nsv,
+    int  (*svt_copy) (pTHX_ SV *sv, MAGIC* mg, SV *nsv,
                                           const char *name, I32 namlen);
-    int  (*svt_dup)(MAGIC *mg, CLONE_PARAMS *param);
-    int  (*svt_local)(SV *nsv, MAGIC *mg);
+    int  (*svt_dup)  (pTHX_ MAGIC *mg, CLONE_PARAMS *param);
+    int  (*svt_local)(pTHX_ SV *nsv, MAGIC *mg);
 
 
 This MGVTBL structure is set at compile-time in F<perl.h> and there are
@@ -1232,6 +1426,8 @@ will be lost.
  v  PERL_MAGIC_vec            vtbl_vec       vec() lvalue
  w  PERL_MAGIC_utf8           vtbl_utf8      Cached UTF-8 information
  x  PERL_MAGIC_substr         vtbl_substr    substr() lvalue
+ Y  PERL_MAGIC_nonelem        vtbl_nonelem   Array element that does not
+                                             exist
  y  PERL_MAGIC_defelem        vtbl_defelem   Shadow "foreach" iterator
                                              variable / smart parameter
                                              vivification
@@ -1242,6 +1438,52 @@ will be lost.
  ~  PERL_MAGIC_ext            (none)         Available for use by
                                              extensions
 
+
+=for apidoc AmnhU||PERL_MAGIC_arylen
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_arylen_p
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_backref
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_bm
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_checkcall
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_collxfrm
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_dbfile
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_dbline
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_debugvar
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_defelem
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_env
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_envelem
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_ext
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_fm
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_hints
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_hintselem
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_isa
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_isaelem
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_lvref
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_nkeys
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_nonelem
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_overload_table
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_pos
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_qr
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_regdata
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_regdatum
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_regex_global
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_rhash
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_shared
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_shared_scalar
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_sig
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_sigelem
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_substr
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_sv
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_symtab
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_taint
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_tied
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_tiedelem
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_tiedscalar
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_utf8
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_uvar
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_uvar_elem
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_vec
+=for apidoc_item ||PERL_MAGIC_vstring
+
 =for mg_vtable.pl end
 
 When an uppercase and lowercase letter both exist in the table, then the
@@ -1370,7 +1612,7 @@ creates a second hash which it blesses into the class which will implement
 the tie methods.  Lastly it ties the two hashes together, and returns a
 reference to the new tied hash.  Note that the code below does NOT call the
 TIEHASH method in the MyTie class -
-see L<Calling Perl Routines from within C Programs> for details on how
+see L</Calling Perl Routines from within C Programs> for details on how
 to do this.
 
     SV*
@@ -1484,8 +1726,23 @@ Inside such a I<pseudo-block> the following service is available:
 
 =item C<SAVELONG(long i)>
 
+=item C<SAVEI8(I8 i)>
+
+=item C<SAVEI16(I16 i)>
+
+=item C<SAVEBOOL(int i)>
+
 These macros arrange things to restore the value of integer variable
-C<i> at the end of enclosing I<pseudo-block>.
+C<i> at the end of the enclosing I<pseudo-block>.
+
+=for apidoc_section $stack
+=for apidoc Amh||SAVEINT|int i
+=for apidoc Amh||SAVEIV|IV i
+=for apidoc Amh||SAVEI32|I32 i
+=for apidoc Amh||SAVELONG|long i
+=for apidoc Amh||SAVEI8|I8 i
+=for apidoc Amh||SAVEI16|I16 i
+=for apidoc Amh||SAVEBOOL|bool i
 
 =item C<SAVESPTR(s)>
 
@@ -1496,9 +1753,12 @@ C<p>.  C<s> must be a pointer of a type which survives conversion to
 C<SV*> and back, C<p> should be able to survive conversion to C<char*>
 and back.
 
+=for apidoc Amh||SAVESPTR|SV * s
+=for apidoc Amh||SAVEPPTR|char * p
+
 =item C<SAVEFREESV(SV *sv)>
 
-The refcount of C<sv> would be decremented at the end of
+The refcount of C<sv> will be decremented at the end of
 I<pseudo-block>.  This is similar to C<sv_2mortal> in that it is also a
 mechanism for doing a delayed C<SvREFCNT_dec>.  However, while C<sv_2mortal>
 extends the lifetime of C<sv> until the beginning of the next statement,
@@ -1507,6 +1767,8 @@ lifetimes can be wildly different.
 
 Also compare C<SAVEMORTALIZESV>.
 
+=for apidoc Amh||SAVEFREESV|SV* sv
+
 =item C<SAVEMORTALIZESV(SV *sv)>
 
 Just like C<SAVEFREESV>, but mortalizes C<sv> at the end of the current
@@ -1514,15 +1776,21 @@ scope instead of decrementing its reference count.  This usually has the
 effect of keeping C<sv> alive until the statement that called the currently
 live scope has finished executing.
 
+=for apidoc Amh||SAVEMORTALIZESV|SV* sv
+
 =item C<SAVEFREEOP(OP *op)>
 
 The C<OP *> is op_free()ed at the end of I<pseudo-block>.
 
+=for apidoc Amh||SAVEFREEOP|OP *op
+
 =item C<SAVEFREEPV(p)>
 
 The chunk of memory which is pointed to by C<p> is Safefree()ed at the
 end of I<pseudo-block>.
 
+=for apidoc Amh||SAVEFREEPV|void * p
+
 =item C<SAVECLEARSV(SV *sv)>
 
 Clears a slot in the current scratchpad which corresponds to C<sv> at
@@ -1537,21 +1805,31 @@ this:
 
   SAVEDELETE(PL_defstash, savepv(tmpbuf), strlen(tmpbuf));
 
+=for apidoc Amh||SAVEDELETE|HV * hv|char * key|I32 length
+
 =item C<SAVEDESTRUCTOR(DESTRUCTORFUNC_NOCONTEXT_t f, void *p)>
 
 At the end of I<pseudo-block> the function C<f> is called with the
 only argument C<p>.
 
+=for apidoc Ayh||DESTRUCTORFUNC_NOCONTEXT_t
+=for apidoc Amh||SAVEDESTRUCTOR|DESTRUCTORFUNC_NOCONTEXT_t f|void *p
+
 =item C<SAVEDESTRUCTOR_X(DESTRUCTORFUNC_t f, void *p)>
 
 At the end of I<pseudo-block> the function C<f> is called with the
 implicit context argument (if any), and C<p>.
 
+=for apidoc Ayh||DESTRUCTORFUNC_t
+=for apidoc Amh||SAVEDESTRUCTOR_X|DESTRUCTORFUNC_t f|void *p
+
 =item C<SAVESTACK_POS()>
 
 The current offset on the Perl internal stack (cf. C<SP>) is restored
 at the end of I<pseudo-block>.
 
+=for apidoc Amh||SAVESTACK_POS
+
 =back
 
 The following API list contains functions, thus one needs to
@@ -1559,38 +1837,56 @@ provide pointers to the modifiable data explicitly (either C pointers,
 or Perlish C<GV *>s).  Where the above macros take C<int>, a similar
 function takes C<int *>.
 
+Other macros above have functions implementing them, but its probably
+best to just use the macro, and not those or the ones below.
+
 =over 4
 
 =item C<SV* save_scalar(GV *gv)>
 
+=for apidoc save_scalar
+
 Equivalent to Perl code C<local $gv>.
 
 =item C<AV* save_ary(GV *gv)>
 
+=for apidoc save_ary
+
 =item C<HV* save_hash(GV *gv)>
 
+=for apidoc save_hash
+
 Similar to C<save_scalar>, but localize C<@gv> and C<%gv>.
 
 =item C<void save_item(SV *item)>
 
-Duplicates the current value of C<SV>, on the exit from the current
-C<ENTER>/C<LEAVE> I<pseudo-block> will restore the value of C<SV>
+=for apidoc save_item
+
+Duplicates the current value of C<SV>. On the exit from the current
+C<ENTER>/C<LEAVE> I<pseudo-block> the value of C<SV> will be restored
 using the stored value.  It doesn't handle magic.  Use C<save_scalar> if
 magic is affected.
 
 =item C<void save_list(SV **sarg, I32 maxsarg)>
 
+=for apidoc save_list
+
 A variant of C<save_item> which takes multiple arguments via an array
 C<sarg> of C<SV*> of length C<maxsarg>.
 
 =item C<SV* save_svref(SV **sptr)>
 
+=for apidoc save_svref
+
 Similar to C<save_scalar>, but will reinstate an C<SV *>.
 
 =item C<void save_aptr(AV **aptr)>
 
 =item C<void save_hptr(HV **hptr)>
 
+=for apidoc save_aptr
+=for apidoc save_hptr
+
 Similar to C<save_svref>, but localize C<AV *> and C<HV *>.
 
 =back
@@ -1732,7 +2028,7 @@ reuse specially assigned SVs (I<target>s) which are (as a corollary)
 not constantly freed/created.
 
 Each of the targets is created only once (but see
-L<Scratchpads and recursion> below), and when an opcode needs to put
+L</Scratchpads and recursion> below), and when an opcode needs to put
 an integer, a double, or a string on stack, it just sets the
 corresponding parts of its I<target> and puts the I<target> on stack.
 
@@ -1829,11 +2125,6 @@ using the macros described in this section.  The macros provide the necessary
 transparency between differences in the actual malloc implementation that is
 used within perl.
 
-It is suggested that you enable the version of malloc that is distributed
-with Perl.  It keeps pools of various sizes of unallocated memory in
-order to satisfy allocation requests more quickly.  However, on some
-platforms, it may cause spurious malloc or free errors.
-
 The following three macros are used to initially allocate memory :
 
     Newx(pointer, number, type);
@@ -1983,6 +2274,11 @@ C<op_last>.  The children in between can be found by iteratively
 following the C<OpSIBLING> pointer from the first child to the last (but
 see below).
 
+=for apidoc Ayh||OP
+=for apidoc Ayh||BINOP
+=for apidoc Ayh||LISTOP
+=for apidoc Ayh||UNOP
+
 There are also some other op types: a C<PMOP> holds a regular expression,
 and has no children, and a C<LOOP> may or may not have children.  If the
 C<op_children> field is non-zero, it behaves like a C<LISTOP>.  To
@@ -1990,6 +2286,9 @@ complicate matters, if a C<UNOP> is actually a C<null> op after
 optimization (see L</Compile pass 2: context propagation>) it will still
 have children in accordance with its former type.
 
+=for apidoc Ayh||LOOP
+=for apidoc Ayh||PMOP
+
 Finally, there is a C<LOGOP>, or logic op. Like a C<LISTOP>, this has one
 or more children, but it doesn't have an C<op_last> field: so you have to
 follow C<op_first> and then the C<OpSIBLING> chain itself to find the
@@ -1999,6 +2298,8 @@ execution path. Operators like C<and>, C<or> and C<?> are C<LOGOP>s. Note
 that in general, C<op_other> may not point to any of the direct children
 of the C<LOGOP>.
 
+=for apidoc Ayh||LOGOP
+
 Starting in version 5.21.2, perls built with the experimental
 define C<-DPERL_OP_PARENT> add an extra boolean flag for each op,
 C<op_moresib>.  When not set, this indicates that this is the last op in an
@@ -2094,11 +2395,14 @@ per-subroutine or recursive stage, like this:
         PL_peepp = my_peep;
 
     static peep_t prev_rpeepp;
-    static void my_rpeep(pTHX_ OP *o)
+    static void my_rpeep(pTHX_ OP *first)
     {
-        OP *orig_o = o;
-        for(; o; o = o->op_next) {
+        OP *o = first, *t = first;
+        for(; o = o->op_next, t = t->op_next) {
             /* custom per-op optimisation goes here */
+            o = o->op_next;
+            if (!o || o == t) break;
+            /* custom per-op optimisation goes AND here */
         }
         prev_rpeepp(aTHX_ orig_o);
     }
@@ -2106,6 +2410,8 @@ per-subroutine or recursive stage, like this:
         prev_rpeepp = PL_rpeepp;
         PL_rpeepp = my_rpeep;
 
+=for apidoc Ayh||peep_t
+
 =head2 Pluggable runops
 
 The compile tree is executed in a runops function.  There are two runops
@@ -2120,6 +2426,8 @@ file, add the line:
 
   PL_runops = my_runops;
 
+=for apidoc Amnh|runops_proc_t|PL_runops
+
 This function should be as efficient as possible to keep your programs
 running as fast as possible.
 
@@ -2139,6 +2447,8 @@ this:
 This will arrange to have C<my_start_hook> called at the start of
 compiling every lexical scope.  The available hooks are:
 
+=for apidoc Ayh||BHK
+
 =over 4
 
 =item C<void bhk_start(pTHX_ int full)>
@@ -2150,7 +2460,7 @@ code like
 
 creates two scopes: the first starts at the C<(> and has C<full == 1>,
 the second starts at the C<{> and has C<full == 0>.  Both end at the
-C<}>, so calls to C<start> and C<pre/post_end> will match.  Anything
+C<}>, so calls to C<start> and C<pre>/C<post_end> will match.  Anything
 pushed onto the save stack by this hook will be popped just before the
 scope ends (between the C<pre_> and C<post_end> hooks, in fact).
 
@@ -2190,7 +2500,7 @@ is probably the best way, so the effect is lexically scoped; however it
 is also possible to use the C<BhkDISABLE> and C<BhkENABLE> macros to
 temporarily switch entries on and off.  You should also be aware that
 generally speaking at least one scope will have opened before your
-extension is loaded, so you will see some C<pre/post_end> pairs that
+extension is loaded, so you will see some C<pre>/C<post_end> pairs that
 didn't have a matching C<start>.
 
 =head1 Examining internal data structures with the C<dump> functions
@@ -2235,12 +2545,12 @@ the op tree of the main root.
 The Perl interpreter can be regarded as a closed box: it has an API
 for feeding it code or otherwise making it do things, but it also has
 functions for its own use.  This smells a lot like an object, and
-there are ways for you to build Perl so that you can have multiple
+there is a way for you to build Perl so that you can have multiple
 interpreters, with one interpreter represented either as a C structure,
 or inside a thread-specific structure.  These structures contain all
 the context, the state of that interpreter.
 
-One macro controls the major Perl build flavor: MULTIPLICITY.  The
+The macro that controls the major Perl build flavor is MULTIPLICITY.  The
 MULTIPLICITY build has a C structure that packages all the interpreter
 state.  With multiplicity-enabled perls, PERL_IMPLICIT_CONTEXT is also
 normally defined, and enables the support for passing in a "hidden" first
@@ -2248,21 +2558,6 @@ argument that represents all three data structures.  MULTIPLICITY makes
 multi-threaded perls possible (with the ithreads threading model, related
 to the macro USE_ITHREADS.)
 
-Two other "encapsulation" macros are the PERL_GLOBAL_STRUCT and
-PERL_GLOBAL_STRUCT_PRIVATE (the latter turns on the former, and the
-former turns on MULTIPLICITY.)  The PERL_GLOBAL_STRUCT causes all the
-internal variables of Perl to be wrapped inside a single global struct,
-struct perl_vars, accessible as (globals) &PL_Vars or PL_VarsPtr or
-the function  Perl_GetVars().  The PERL_GLOBAL_STRUCT_PRIVATE goes
-one step further, there is still a single struct (allocated in main()
-either from heap or from stack) but there are no global data symbols
-pointing to it.  In either case the global struct should be initialized
-as the very first thing in main() using Perl_init_global_struct() and
-correspondingly tear it down after perl_free() using Perl_free_global_struct(),
-please see F<miniperlmain.c> for usage details.  You may also need
-to use C<dVAR> in your coding to "declare the global variables"
-when you are using them.  dTHX does this for you automatically.
-
 To see whether you have non-const data you can use a BSD (or GNU)
 compatible C<nm>:
 
@@ -2276,11 +2571,6 @@ and the C<U> is <undefined>, external symbols referred to.
 The test F<t/porting/libperl.t> does this kind of symbol sanity
 checking on C<libperl.a>.
 
-For backward compatibility reasons defining just PERL_GLOBAL_STRUCT
-doesn't actually hide all symbols inside a big global struct: some
-PerlIO_xxx vtables are left visible.  The PERL_GLOBAL_STRUCT_PRIVATE
-then hides everything (see how the PERLIO_FUNCS_DECL is used).
-
 All this obviously requires a way for the Perl internal functions to be
 either subroutines taking some kind of structure as the first
 argument, or subroutines taking nothing as the first argument.  To
@@ -2296,8 +2586,8 @@ part of the API.  (See L</Internal
 Functions>.)  The easiest way to be B<sure> a
 function is part of the API is to find its entry in L<perlapi>.
 If it exists in L<perlapi>, it's part of the API.  If it doesn't, and you
-think it should be (i.e., you need it for your extension), send mail via
-L<perlbug> explaining why you think it should be.
+think it should be (i.e., you need it for your extension), submit an issue at
+L<https://github.com/Perl/perl5/issues> explaining why you think it should be.
 
 Second problem: there must be a syntax so that the same subroutine
 declarations and calls can pass a structure as their first argument,
@@ -2311,6 +2601,9 @@ function used within the Perl guts:
 STATIC becomes "static" in C, and may be #define'd to nothing in some
 configurations in the future.
 
+=for apidoc_section $directives
+=for apidoc Ayh||STATIC
+
 A public function (i.e. part of the internal API, but not necessarily
 sanctioned for use in extensions) begins like this:
 
@@ -2324,6 +2617,13 @@ The first character could be 'p' for a B<p>rototype, 'a' for B<a>rgument,
 or 'd' for B<d>eclaration, so we have C<pTHX>, C<aTHX> and C<dTHX>, and
 their variants.
 
+=for apidoc_section $concurrency
+=for apidoc Amnh||aTHX
+=for apidoc Amnh||aTHX_
+=for apidoc Amnh||dTHX
+=for apidoc Amnh||pTHX
+=for apidoc Amnh||pTHX_
+
 When Perl is built without options that set PERL_IMPLICIT_CONTEXT, there is no
 first argument containing the interpreter's context.  The trailing underscore
 in the pTHX_ macro indicates that the macro expansion needs a comma
@@ -2359,7 +2659,7 @@ Perl_warner), or use a context-free version.
 
 The context-free version of Perl_warner is called
 Perl_warner_nocontext, and does not take the extra argument.  Instead
-it does dTHX; to get the context from thread-local storage.  We
+it does C<dTHX;> to get the context from thread-local storage.  We
 C<#define warner Perl_warner_nocontext> so that extensions get source
 compatibility at the expense of performance.  (Passing an arg is
 cheaper than grabbing it from thread-local storage.)
@@ -2370,6 +2670,8 @@ need only be aware of [pad]THX.
 
 =head2 So what happened to dTHR?
 
+=for apidoc Amnh||dTHR
+
 C<dTHR> was introduced in perl 5.005 to support the older thread model.
 The older thread model now uses the C<THX> mechanism to pass context
 pointers around, so C<dTHR> is not useful any more.  Perl 5.6.0 and
@@ -2483,13 +2785,6 @@ Never add a comma after C<pTHX> yourself--always use the form of the
 macro with the underscore for functions that take explicit arguments,
 or the form without the argument for functions with no explicit arguments.
 
-If one is compiling Perl with the C<-DPERL_GLOBAL_STRUCT> the C<dVAR>
-definition is needed if the Perl global variables (see F<perlvars.h>
-or F<globvar.sym>) are accessed in the function and C<dTHX> is not
-used (the C<dTHX> includes the C<dVAR> if necessary).  One notices
-the need for C<dVAR> only with the said compile-time define, because
-otherwise the Perl global variables are visible as-is.
-
 =head2 Should I do anything special if I call perl from multiple threads?
 
 If you create interpreters in one thread and then proceed to call them in
@@ -2556,122 +2851,131 @@ that table:
 
     Apd |SV**   |av_fetch   |AV* ar|I32 key|I32 lval
 
-The second column is the return type, the third column the name.  Columns
-after that are the arguments.  The first column is a set of flags:
-
-=over 3
-
-=item A
-
-This function is a part of the public
-API.  All such functions should also
-have 'd', very few do not.
+The first column is a set of flags, the second column the return type,
+the third column the name.  Columns after that are the arguments.
+The flags are documented at the top of F<embed.fnc>.
 
-=item p
-
-This function has a C<Perl_> prefix; i.e. it is defined as
-C<Perl_av_fetch>.
-
-=item d
-
-This function has documentation using the C<apidoc> feature which we'll
-look at in a second.  Some functions have 'd' but not 'A'; docs are good.
-
-=back
-
-Other available flags are:
-
-=over 3
-
-=item s
+If you edit F<embed.pl> or F<embed.fnc>, you will need to run
+C<make regen_headers> to force a rebuild of F<embed.h> and other
+auto-generated files.
 
-This is a static function and is defined as C<STATIC S_whatever>, and
-usually called within the sources as C<whatever(...)>.
+=head2 Formatted Printing of IVs, UVs, and NVs
 
-=item n
+If you are printing IVs, UVs, or NVS instead of the stdio(3) style
+formatting codes like C<%d>, C<%ld>, C<%f>, you should use the
+following macros for portability
 
-This does not need an interpreter context, so the definition has no
-C<pTHX>, and it follows that callers don't use C<aTHX>.  (See
-L</Background and PERL_IMPLICIT_CONTEXT>.)
+        IVdf            IV in decimal
+        UVuf            UV in decimal
+        UVof            UV in octal
+        UVxf            UV in hexadecimal
+        NVef            NV %e-like
+        NVff            NV %f-like
+        NVgf            NV %g-like
 
-=item r
+These will take care of 64-bit integers and long doubles.
+For example:
 
-This function never returns; C<croak>, C<exit> and friends.
+        printf("IV is %" IVdf "\n", iv);
 
-=item f
+The C<IVdf> will expand to whatever is the correct format for the IVs.
+Note that the spaces are required around the format in case the code is
+compiled with C++, to maintain compliance with its standard.
 
-This function takes a variable number of arguments, C<printf> style.
-The argument list should end with C<...>, like this:
+Note that there are different "long doubles": Perl will use
+whatever the compiler has.
 
-    Afprd   |void   |croak          |const char* pat|...
+If you are printing addresses of pointers, use %p or UVxf combined
+with PTR2UV().
 
-=item M
+=head2 Formatted Printing of SVs
 
-This function is part of the experimental development API, and may change
-or disappear without notice.
+The contents of SVs may be printed using the C<SVf> format, like so:
 
-=item o
+ Perl_croak(aTHX_ "This croaked because: %" SVf "\n", SVfARG(err_msg))
 
-This function should not have a compatibility macro to define, say,
-C<Perl_parse> to C<parse>.  It must be called as C<Perl_parse>.
+where C<err_msg> is an SV.
 
-=item x
+=for apidoc Amnh||SVf
+=for apidoc Amh||SVfARG|SV *sv
 
-This function isn't exported out of the Perl core.
+Not all scalar types are printable.  Simple values certainly are: one of
+IV, UV, NV, or PV.  Also, if the SV is a reference to some value,
+either it will be dereferenced and the value printed, or information
+about the type of that value and its address are displayed.  The results
+of printing any other type of SV are undefined and likely to lead to an
+interpreter crash.  NVs are printed using a C<%g>-ish format.
 
-=item m
+Note that the spaces are required around the C<SVf> in case the code is
+compiled with C++, to maintain compliance with its standard.
 
-This is implemented as a macro.
+Note that any filehandle being printed to under UTF-8 must be expecting
+UTF-8 in order to get good results and avoid Wide-character warnings.
+One way to do this for typical filehandles is to invoke perl with the
+C<-C>> parameter.  (See L<perlrun/-C [numberE<sol>list]>.
 
-=item X
+You can use this to concatenate two scalars:
 
-This function is explicitly exported.
+ SV *var1 = get_sv("var1", GV_ADD);
+ SV *var2 = get_sv("var2", GV_ADD);
+ SV *var3 = newSVpvf("var1=%" SVf " and var2=%" SVf,
+                     SVfARG(var1), SVfARG(var2));
 
-=item E
+=head2 Formatted Printing of Strings
 
-This function is visible to extensions included in the Perl core.
+If you just want the bytes printed in a 7bit NUL-terminated string, you can
+just use C<%s> (assuming they are all really only 7bit).  But if there is a
+possibility the value will be encoded as UTF-8 or contains bytes above
+C<0x7F> (and therefore 8bit), you should instead use the C<UTF8f> format.
+And as its parameter, use the C<UTF8fARG()> macro:
 
-=item b
+ chr * msg;
 
-Binary backward compatibility; this function is a macro but also has
-a C<Perl_> implementation (which is exported).
+ /* U+2018: \xE2\x80\x98 LEFT SINGLE QUOTATION MARK
+    U+2019: \xE2\x80\x99 RIGHT SINGLE QUOTATION MARK */
+ if (can_utf8)
+   msg = "\xE2\x80\x98Uses fancy quotes\xE2\x80\x99";
+ else
+   msg = "'Uses simple quotes'";
 
-=item others
+ Perl_croak(aTHX_ "The message is: %" UTF8f "\n",
+                  UTF8fARG(can_utf8, strlen(msg), msg));
 
-See the comments at the top of C<embed.fnc> for others.
+The first parameter to C<UTF8fARG> is a boolean: 1 if the string is in
+UTF-8; 0 if string is in native byte encoding (Latin1).
+The second parameter is the number of bytes in the string to print.
+And the third and final parameter is a pointer to the first byte in the
+string.
 
-=back
+Note that any filehandle being printed to under UTF-8 must be expecting
+UTF-8 in order to get good results and avoid Wide-character warnings.
+One way to do this for typical filehandles is to invoke perl with the
+C<-C>> parameter.  (See L<perlrun/-C [numberE<sol>list]>.
 
-If you edit F<embed.pl> or F<embed.fnc>, you will need to run
-C<make regen_headers> to force a rebuild of F<embed.h> and other
-auto-generated files.
+=for apidoc_section $formats
+=for apidoc Amnh||UTF8f
+=for apidoc Amh||UTF8fARG|bool is_utf8|Size_t byte_len|char *str
 
-=head2 Formatted Printing of IVs, UVs, and NVs
+=cut
 
-If you are printing IVs, UVs, or NVS instead of the stdio(3) style
-formatting codes like C<%d>, C<%ld>, C<%f>, you should use the
-following macros for portability
+=head2 Formatted Printing of C<Size_t> and C<SSize_t>
 
-        IVdf            IV in decimal
-        UVuf            UV in decimal
-        UVof            UV in octal
-        UVxf            UV in hexadecimal
-        NVef            NV %e-like
-        NVff            NV %f-like
-        NVgf            NV %g-like
+The most general way to do this is to cast them to a UV or IV, and
+print as in the
+L<previous section|/Formatted Printing of IVs, UVs, and NVs>.
 
-These will take care of 64-bit integers and long doubles.
-For example:
+But if you're using C<PerlIO_printf()>, it's less typing and visual
+clutter to use the C<%z> length modifier (for I<siZe>):
 
-        printf("IV is %"IVdf"\n", iv);
+        PerlIO_printf("STRLEN is %zu\n", len);
 
-The IVdf will expand to whatever is the correct format for the IVs.
+This modifier is not portable, so its use should be restricted to
+C<PerlIO_printf()>.
 
-Note that there are different "long doubles": Perl will use
-whatever the compiler has.
+=head2 Formatted Printing of C<Ptrdiff_t>, C<intmax_t>, C<short> and other special sizes
 
-If you are printing addresses of pointers, use UVxf combined
-with PTR2UV(), do not use %lx or %p.
+There are modifiers for these special situations if you are using
+C<PerlIO_printf()>.  See L<perlfunc/size>.
 
 =head2 Pointer-To-Integer and Integer-To-Pointer
 
@@ -2683,6 +2987,12 @@ use the follow macros to do it right.
         PTR2NV(pointer)
         INT2PTR(pointertotype, integer)
 
+=for apidoc_section $casting
+=for apidoc Amh|type|INT2PTR|type|int value
+=for apidoc Amh|UV|PTR2UV|void * ptr
+=for apidoc Amh|IV|PTR2IV|void * ptr
+=for apidoc Amh|NV|PTR2NV|void * ptr
+
 For example:
 
         IV  iv = ...;
@@ -2693,6 +3003,19 @@ and
         AV *av = ...;
         UV  uv = PTR2UV(av);
 
+There are also
+
+ PTR2nat(pointer)   /* pointer to integer of PTRSIZE */
+ PTR2ul(pointer)    /* pointer to unsigned long */
+
+=for apidoc Amh|IV|PTR2nat|void *
+=for apidoc Amh|unsigned long|PTR2ul|void *
+
+And C<PTRV> which gives the native type for an integer the same size as
+pointers, such as C<unsigned> or C<unsigned long>.
+
+=for apidoc Ayh|type|PTRV
+
 =head2 Exception Handling
 
 There are a couple of macros to do very basic exception handling in XS
@@ -2741,7 +3064,7 @@ source, like this:
  =for apidoc sv_setiv
 
  Copies an integer into the given SV.  Does not handle 'set' magic.  See
C<sv_setiv_mg>.
L<perlapi/sv_setiv_mg>.
 
  =cut
  */
@@ -2854,10 +3177,13 @@ so you can test if you need to do something special with this
 character like this (the C<UTF8_IS_INVARIANT()> is a macro that tests
 whether the byte is encoded as a single byte even in UTF-8):
 
-    U8 *utf;
-    U8 *utf_end; /* 1 beyond buffer pointed to by utf */
-    UV uv;     /* Note: a UV, not a U8, not a char */
-    STRLEN len; /* length of character in bytes */
+    U8 *utf;     /* Initialize this to point to the beginning of the
+                    sequence to convert */
+    U8 *utf_end; /* Initialize this to 1 beyond the end of the sequence
+                    pointed to by 'utf' */
+    UV uv;      /* Returned code point; note: a UV, not a U8, not a
+                    char */
+    STRLEN len; /* Returned length of character in bytes */
 
     if (!UTF8_IS_INVARIANT(*utf))
         /* Must treat this as UTF-8 */
@@ -2946,7 +3272,7 @@ Since just passing an SV to an XS function and copying the data of
 the SV is not enough to copy the UTF8 flags, even less right is just
 passing a S<C<char *>> to an XS function.
 
-For full generality, use the L<perlapi/DO_UTF8> macro to see if the
+For full generality, use the L<C<DO_UTF8>|perlapi/DO_UTF8> macro to see if the
 string in an SV is to be I<treated> as UTF-8.  This takes into account
 if the call to the XS function is being made from within the scope of
 L<S<C<use bytes>>|bytes>.  If so, the underlying bytes that comprise the
@@ -2966,6 +3292,66 @@ There is no published API for dealing with this, as it is subject to
 change, but you can look at the code for C<pp_lc> in F<pp.c> for an
 example as to how it's currently done.
 
+=head2 How do I pass a Perl string to a C library?
+
+A Perl string, conceptually, is an opaque sequence of code points.
+Many C libraries expect their inputs to be "classical" C strings, which are
+arrays of octets 1-255, terminated with a NUL byte. Your job when writing
+an interface between Perl and a C library is to define the mapping between
+Perl and that library.
+
+Generally speaking, C<SvPVbyte> and related macros suit this task well.
+These assume that your Perl string is a "byte string", i.e., is either
+raw, undecoded input into Perl or is pre-encoded to, e.g., UTF-8.
+
+Alternatively, if your C library expects UTF-8 text, you can use
+C<SvPVutf8> and related macros. This has the same effect as encoding
+to UTF-8 then calling the corresponding C<SvPVbyte>-related macro.
+
+Some C libraries may expect other encodings (e.g., UTF-16LE). To give
+Perl strings to such libraries
+you must either do that encoding in Perl then use C<SvPVbyte>, or
+use an intermediary C library to convert from however Perl stores the
+string to the desired encoding.
+
+Take care also that NULs in your Perl string don't confuse the C
+library. If possible, give the string's length to the C library; if that's
+not possible, consider rejecting strings that contain NUL bytes.
+
+=head3 What about C<SvPV>, C<SvPV_nolen>, etc.?
+
+Consider a 3-character Perl string C<$foo = "\x64\x78\x8c">.
+Perl can store these 3 characters either of two ways:
+
+=over
+
+=item * bytes: 0x64 0x78 0x8c
+
+=item * UTF-8: 0x64 0x78 0xc2 0x8c
+
+=back
+
+Now let's say you convert C<$foo> to a C string thus:
+
+    STRLEN strlen;
+    char *str = SvPV(foo_sv, strlen);
+
+At this point C<str> could point to a 3-byte C string or a 4-byte one.
+
+Generally speaking, we want C<str> to be the same regardless of how
+Perl stores C<$foo>, so the ambiguity here is undesirable. C<SvPVbyte>
+and C<SvPVutf8> solve that by giving predictable output: use
+C<SvPVbyte> if your C library expects byte strings, or C<SvPVutf8>
+if it expects UTF-8.
+
+If your C library happens to support both encodings, then C<SvPV>--always
+in tandem with lookups to C<SvUTF8>!--may be safe and (slightly) more
+efficient.
+
+B<TESTING> B<TIP:> Use L<utf8>'s C<upgrade> and C<downgrade> functions
+in your tests to ensure consistent handling regardless of Perl's
+internal encoding.
+
 =head2 How do I convert a string to UTF-8?
 
 If you're mixing UTF-8 and non-UTF-8 strings, it is necessary to upgrade
@@ -3081,6 +3467,8 @@ ppaddr you use, set the properties of the custom op with
 C<XopENTRY_set>, and register the structure against the ppaddr using
 C<Perl_custom_op_register>.  A trivial example might look like:
 
+=for apidoc Ayh||XOP
+
     static XOP my_xop;
     static OP *my_pp(pTHX);
 
@@ -3147,10 +3535,644 @@ will be called from C<Perl_rpeep> when ops of this type are encountered
 by the peephole optimizer.  I<o> is the OP that needs optimizing;
 I<oldop> is the previous OP optimized, whose C<op_next> points to I<o>.
 
+=for apidoc Ayh||Perl_cpeep_t
+
 =back
 
 C<B::Generate> directly supports the creation of custom ops by name.
 
+=head1 Stacks
+
+Descriptions above occasionally refer to "the stack", but there are in fact
+many stack-like data structures within the perl interpreter. When otherwise
+unqualified, "the stack" usually refers to the value stack.
+
+The various stacks have different purposes, and operate in slightly different
+ways. Their differences are noted below.
+
+=head2 Value Stack
+
+This stack stores the values that regular perl code is operating on, usually
+intermediate values of expressions within a statement. The stack itself is
+formed of an array of SV pointers.
+
+The base of this stack is pointed to by the interpreter variable
+C<PL_stack_base>, of type C<SV **>.
+
+The head of the stack is C<PL_stack_sp>, and points to the most
+recently-pushed item.
+
+Items are pushed to the stack by using the C<PUSHs()> macro or its variants
+described above; C<XPUSHs()>, C<mPUSHs()>, C<mXPUSHs()> and the typed
+versions. Note carefully that the non-C<X> versions of these macros do not
+check the size of the stack and assume it to be big enough. These must be
+paired with a suitable check of the stack's size, such as the C<EXTEND> macro
+to ensure it is large enough. For example
+
+    EXTEND(SP, 4);
+    mPUSHi(10);
+    mPUSHi(20);
+    mPUSHi(30);
+    mPUSHi(40);
+
+This is slightly more performant than making four separate checks in four
+separate C<mXPUSHi()> calls.
+
+As a further performance optimisation, the various C<PUSH> macros all operate
+using a local variable C<SP>, rather than the interpreter-global variable
+C<PL_stack_sp>. This variable is declared by the C<dSP> macro - though it is
+normally implied by XSUBs and similar so it is rare you have to consider it
+directly. Once declared, the C<PUSH> macros will operate only on this local
+variable, so before invoking any other perl core functions you must use the
+C<PUTBACK> macro to return the value from the local C<SP> variable back to
+the interpreter variable. Similarly, after calling a perl core function which
+may have had reason to move the stack or push/pop values to it, you must use
+the C<SPAGAIN> macro which refreshes the local C<SP> value back from the
+interpreter one.
+
+Items are popped from the stack by using the C<POPs> macro or its typed
+versions, There is also a macro C<TOPs> that inspects the topmost item without
+removing it.
+
+Note specifically that SV pointers on the value stack do not contribute to the
+overall reference count of the xVs being referred to. If newly-created xVs are
+being pushed to the stack you must arrange for them to be destroyed at a
+suitable time; usually by using one of the C<mPUSH*> macros or C<sv_2mortal()>
+to mortalise the xV.
+
+=head2 Mark Stack
+
+The value stack stores individual perl scalar values as temporaries between
+expressions. Some perl expressions operate on entire lists; for that purpose
+we need to know where on the stack each list begins. This is the purpose of the
+mark stack.
+
+The mark stack stores integers as I32 values, which are the height of the
+value stack at the time before the list began; thus the mark itself actually
+points to the value stack entry one before the list. The list itself starts at
+C<mark + 1>.
+
+The base of this stack is pointed to by the interpreter variable
+C<PL_markstack>, of type C<I32 *>.
+
+The head of the stack is C<PL_markstack_ptr>, and points to the most
+recently-pushed item.
+
+Items are pushed to the stack by using the C<PUSHMARK()> macro. Even though
+the stack itself stores (value) stack indices as integers, the C<PUSHMARK>
+macro should be given a stack pointer directly; it will calculate the index
+offset by comparing to the C<PL_stack_sp> variable. Thus almost always the
+code to perform this is
+
+    PUSHMARK(SP);
+
+Items are popped from the stack by the C<POPMARK> macro. There is also a macro
+C<TOPMARK> that inspects the topmost item without removing it. These macros
+return I32 index values directly. There is also the C<dMARK> macro which
+declares a new SV double-pointer variable, called C<mark>, which points at the
+marked stack slot; this is the usual macro that C code will use when operating
+on lists given on the stack.
+
+As noted above, the C<mark> variable itself will point at the most recently
+pushed value on the value stack before the list begins, and so the list itself
+starts at C<mark + 1>. The values of the list may be iterated by code such as
+
+    for(SV **svp = mark + 1; svp <= PL_stack_sp; svp++) {
+      SV *item = *svp;
+      ...
+    }
+
+Note specifically in the case that the list is already empty, C<mark> will
+equal C<PL_stack_sp>.
+
+Because the C<mark> variable is converted to a pointer on the value stack,
+extra care must be taken if C<EXTEND> or any of the C<XPUSH> macros are
+invoked within the function, because the stack may need to be moved to
+extend it and so the existing pointer will now be invalid. If this may be a
+problem, a possible solution is to track the mark offset as an integer and
+track the mark itself later on after the stack had been moved.
+
+    I32 markoff = POPMARK;
+
+    ...
+
+    SP **mark = PL_stack_base + markoff;
+
+=head2 Temporaries Stack
+
+As noted above, xV references on the main value stack do not contribute to the
+reference count of an xV, and so another mechanism is used to track when
+temporary values which live on the stack must be released. This is the job of
+the temporaries stack.
+
+The temporaries stack stores pointers to xVs whose reference counts will be
+decremented soon.
+
+The base of this stack is pointed to by the interpreter variable
+C<PL_tmps_stack>, of type C<SV **>.
+
+The head of the stack is indexed by C<PL_tmps_ix>, an integer which stores the
+index in the array of the most recently-pushed item.
+
+There is no public API to directly push items to the temporaries stack. Instead,
+the API function C<sv_2mortal()> is used to mortalize an xV, adding its
+address to the temporaries stack.
+
+Likewise, there is no public API to read values from the temporaries stack.
+Instead, the macros C<SAVETMPS> and C<FREETMPS> are used. The C<SAVETMPS>
+macro establishes the base levels of the temporaries stack, by capturing the
+current value of C<PL_tmps_ix> into C<PL_tmps_floor> and saving the previous
+value to the save stack. Thereafter, whenever C<FREETMPS> is invoked all of
+the temporaries that have been pushed since that level are reclaimed.
+
+While it is common to see these two macros in pairs within an C<ENTER>/
+C<LEAVE> pair, it is not necessary to match them. It is permitted to invoke
+C<FREETMPS> multiple times since the most recent C<SAVETMPS>; for example in a
+loop iterating over elements of a list. While you can invoke C<SAVETMPS>
+multiple times within a scope pair, it is unlikely to be useful. Subsequent
+invocations will move the temporaries floor further up, thus effectively
+trapping the existing temporaries to only be released at the end of the scope.
+
+=head2 Save Stack
+
+The save stack is used by perl to implement the C<local> keyword and other
+similar behaviours; any cleanup operations that need to be performed when
+leaving the current scope. Items pushed to this stack generally capture the
+current value of some internal variable or state, which will be restored when
+the scope is unwound due to leaving, C<return>, C<die>, C<goto> or other
+reasons.
+
+Whereas other perl internal stacks store individual items all of the same type
+(usually SV pointers or integers), the items pushed to the save stack are
+formed of many different types, having multiple fields to them. For example,
+the C<SAVEt_INT> type needs to store both the address of the C<int> variable
+to restore, and the value to restore it to. This information could have been
+stored using fields of a C<struct>, but would have to be large enough to store
+three pointers in the largest case, which would waste a lot of space in most
+of the smaller cases.
+
+Instead, the stack stores information in a variable-length encoding of C<ANY>
+structures. The final value pushed is stored in the C<UV> field which encodes
+the kind of item held by the preceeding items; the count and types of which
+will depend on what kind of item is being stored. The kind field is pushed
+last because that will be the first field to be popped when unwinding items
+from the stack.
+
+The base of this stack is pointed to by the interpreter variable
+C<PL_savestack>, of type C<ANY *>.
+
+The head of the stack is indexed by C<PL_savestack_ix>, an integer which
+stores the index in the array at which the next item should be pushed. (Note
+that this is different to most other stacks, which reference the most
+recently-pushed item).
+
+Items are pushed to the save stack by using the various C<SAVE...()> macros.
+Many of these macros take a variable and store both its address and current
+value on the save stack, ensuring that value gets restored on scope exit.
+
+    SAVEI8(i8)
+    SAVEI16(i16)
+    SAVEI32(i32)
+    SAVEINT(i)
+    ...
+
+There are also a variety of other special-purpose macros which save particular
+types or values of interest. C<SAVETMPS> has already been mentioned above.
+Others include C<SAVEFREEPV> which arranges for a PV (i.e. a string buffer) to
+be freed, or C<SAVEDESTRUCTOR> which arranges for a given function pointer to
+be invoked on scope exit. A full list of such macros can be found in
+F<scope.h>.
+
+There is no public API for popping individual values or items from the save
+stack. Instead, via the scope stack, the C<ENTER> and C<LEAVE> pair form a way
+to start and stop nested scopes. Leaving a nested scope via C<LEAVE> will
+restore all of the saved values that had been pushed since the most recent
+C<ENTER>.
+
+=head2 Scope Stack
+
+As with the mark stack to the value stack, the scope stack forms a pair with
+the save stack. The scope stack stores the height of the save stack at which
+nested scopes begin, and allows the save stack to be unwound back to that
+point when the scope is left.
+
+When perl is built with debugging enabled, there is a second part to this
+stack storing human-readable string names describing the type of stack
+context. Each push operation saves the name as well as the height of the save
+stack, and each pop operation checks the topmost name with what is expected,
+causing an assertion failure if the name does not match.
+
+The base of this stack is pointed to by the interpreter variable
+C<PL_scopestack>, of type C<I32 *>. If enabled, the scope stack names are
+stored in a separate array pointed to by C<PL_scopestack_name>, of type
+C<const char **>.
+
+The head of the stack is indexed by C<PL_scopestack_ix>, an integer which
+stores the index of the array or arrays at which the next item should be
+pushed. (Note that this is different to most other stacks, which reference the
+most recently-pushed item).
+
+Values are pushed to the scope stack using the C<ENTER> macro, which begins a
+new nested scope. Any items pushed to the save stack are then restored at the
+next nested invocation of the C<LEAVE> macro.
+
+=head1 Dynamic Scope and the Context Stack
+
+B<Note:> this section describes a non-public internal API that is subject
+to change without notice.
+
+=head2 Introduction to the context stack
+
+In Perl, dynamic scoping refers to the runtime nesting of things like
+subroutine calls, evals etc, as well as the entering and exiting of block
+scopes. For example, the restoring of a C<local>ised variable is
+determined by the dynamic scope.
+
+Perl tracks the dynamic scope by a data structure called the context
+stack, which is an array of C<PERL_CONTEXT> structures, and which is
+itself a big union for all the types of context. Whenever a new scope is
+entered (such as a block, a C<for> loop, or a subroutine call), a new
+context entry is pushed onto the stack. Similarly when leaving a block or
+returning from a subroutine call etc. a context is popped. Since the
+context stack represents the current dynamic scope, it can be searched.
+For example, C<next LABEL> searches back through the stack looking for a
+loop context that matches the label; C<return> pops contexts until it
+finds a sub or eval context or similar; C<caller> examines sub contexts on
+the stack.
+
+Each context entry is labelled with a context type, C<cx_type>. Typical
+context types are C<CXt_SUB>, C<CXt_EVAL> etc., as well as C<CXt_BLOCK>
+and C<CXt_NULL> which represent a basic scope (as pushed by C<pp_enter>)
+and a sort block. The type determines which part of the context union are
+valid.
+
+The main division in the context struct is between a substitution scope
+(C<CXt_SUBST>) and block scopes, which are everything else. The former is
+just used while executing C<s///e>, and won't be discussed further
+here.
+
+All the block scope types share a common base, which corresponds to
+C<CXt_BLOCK>. This stores the old values of various scope-related
+variables like C<PL_curpm>, as well as information about the current
+scope, such as C<gimme>. On scope exit, the old variables are restored.
+
+Particular block scope types store extra per-type information. For
+example, C<CXt_SUB> stores the currently executing CV, while the various
+for loop types might hold the original loop variable SV. On scope exit,
+the per-type data is processed; for example the CV has its reference count
+decremented, and the original loop variable is restored.
+
+The macro C<cxstack> returns the base of the current context stack, while
+C<cxstack_ix> is the index of the current frame within that stack.
+
+In fact, the context stack is actually part of a stack-of-stacks system;
+whenever something unusual is done such as calling a C<DESTROY> or tie
+handler, a new stack is pushed, then popped at the end.
+
+Note that the API described here changed considerably in perl 5.24; prior
+to that, big macros like C<PUSHBLOCK> and C<POPSUB> were used; in 5.24
+they were replaced by the inline static functions described below. In
+addition, the ordering and detail of how these macros/function work
+changed in many ways, often subtly. In particular they didn't handle
+saving the savestack and temps stack positions, and required additional
+C<ENTER>, C<SAVETMPS> and C<LEAVE> compared to the new functions. The
+old-style macros will not be described further.
+
+
+=head2 Pushing contexts
+
+For pushing a new context, the two basic functions are
+C<cx = cx_pushblock()>, which pushes a new basic context block and returns
+its address, and a family of similar functions with names like
+C<cx_pushsub(cx)> which populate the additional type-dependent fields in
+the C<cx> struct. Note that C<CXt_NULL> and C<CXt_BLOCK> don't have their
+own push functions, as they don't store any data beyond that pushed by
+C<cx_pushblock>.
+
+The fields of the context struct and the arguments to the C<cx_*>
+functions are subject to change between perl releases, representing
+whatever is convenient or efficient for that release.
+
+A typical context stack pushing can be found in C<pp_entersub>; the
+following shows a simplified and stripped-down example of a non-XS call,
+along with comments showing roughly what each function does.
+
+ dMARK;
+ U8 gimme      = GIMME_V;
+ bool hasargs  = cBOOL(PL_op->op_flags & OPf_STACKED);
+ OP *retop     = PL_op->op_next;
+ I32 old_ss_ix = PL_savestack_ix;
+ CV *cv        = ....;
+
+ /* ... make mortal copies of stack args which are PADTMPs here ... */
+
+ /* ... do any additional savestack pushes here ... */
+
+ /* Now push a new context entry of type 'CXt_SUB'; initially just
+  * doing the actions common to all block types: */
+
+ cx = cx_pushblock(CXt_SUB, gimme, MARK, old_ss_ix);
+
+     /* this does (approximately):
+         CXINC;              /* cxstack_ix++ (grow if necessary) */
+         cx = CX_CUR();      /* and get the address of new frame */
+         cx->cx_type        = CXt_SUB;
+         cx->blk_gimme      = gimme;
+         cx->blk_oldsp      = MARK - PL_stack_base;
+         cx->blk_oldsaveix  = old_ss_ix;
+         cx->blk_oldcop     = PL_curcop;
+         cx->blk_oldmarksp  = PL_markstack_ptr - PL_markstack;
+         cx->blk_oldscopesp = PL_scopestack_ix;
+         cx->blk_oldpm      = PL_curpm;
+         cx->blk_old_tmpsfloor = PL_tmps_floor;
+
+         PL_tmps_floor        = PL_tmps_ix;
+     */
+
+
+ /* then update the new context frame with subroutine-specific info,
+  * such as the CV about to be executed: */
+
+ cx_pushsub(cx, cv, retop, hasargs);
+
+     /* this does (approximately):
+         cx->blk_sub.cv          = cv;
+         cx->blk_sub.olddepth    = CvDEPTH(cv);
+         cx->blk_sub.prevcomppad = PL_comppad;
+         cx->cx_type            |= (hasargs) ? CXp_HASARGS : 0;
+         cx->blk_sub.retop       = retop;
+         SvREFCNT_inc_simple_void_NN(cv);
+     */
+
+Note that C<cx_pushblock()> sets two new floors: for the args stack (to
+C<MARK>) and the temps stack (to C<PL_tmps_ix>). While executing at this
+scope level, every C<nextstate> (amongst others) will reset the args and
+tmps stack levels to these floors. Note that since C<cx_pushblock> uses
+the current value of C<PL_tmps_ix> rather than it being passed as an arg,
+this dictates at what point C<cx_pushblock> should be called. In
+particular, any new mortals which should be freed only on scope exit
+(rather than at the next C<nextstate>) should be created first.
+
+Most callers of C<cx_pushblock> simply set the new args stack floor to the
+top of the previous stack frame, but for C<CXt_LOOP_LIST> it stores the
+items being iterated over on the stack, and so sets C<blk_oldsp> to the
+top of these items instead. Note that, contrary to its name, C<blk_oldsp>
+doesn't always represent the value to restore C<PL_stack_sp> to on scope
+exit.
+
+Note the early capture of C<PL_savestack_ix> to C<old_ss_ix>, which is
+later passed as an arg to C<cx_pushblock>. In the case of C<pp_entersub>,
+this is because, although most values needing saving are stored in fields
+of the context struct, an extra value needs saving only when the debugger
+is running, and it doesn't make sense to bloat the struct for this rare
+case. So instead it is saved on the savestack. Since this value gets
+calculated and saved before the context is pushed, it is necessary to pass
+the old value of C<PL_savestack_ix> to C<cx_pushblock>, to ensure that the
+saved value gets freed during scope exit.  For most users of
+C<cx_pushblock>, where nothing needs pushing on the save stack,
+C<PL_savestack_ix> is just passed directly as an arg to C<cx_pushblock>.
+
+Note that where possible, values should be saved in the context struct
+rather than on the save stack; it's much faster that way.
+
+Normally C<cx_pushblock> should be immediately followed by the appropriate
+C<cx_pushfoo>, with nothing between them; this is because if code
+in-between could die (e.g. a warning upgraded to fatal), then the context
+stack unwinding code in C<dounwind> would see (in the example above) a
+C<CXt_SUB> context frame, but without all the subroutine-specific fields
+set, and crashes would soon ensue.
+
+Where the two must be separate, initially set the type to C<CXt_NULL> or
+C<CXt_BLOCK>, and later change it to C<CXt_foo> when doing the
+C<cx_pushfoo>. This is exactly what C<pp_enteriter> does, once it's
+determined which type of loop it's pushing.
+
+=head2 Popping contexts
+
+Contexts are popped using C<cx_popsub()> etc. and C<cx_popblock()>. Note
+however, that unlike C<cx_pushblock>, neither of these functions actually
+decrement the current context stack index; this is done separately using
+C<CX_POP()>.
+
+There are two main ways that contexts are popped. During normal execution
+as scopes are exited, functions like C<pp_leave>, C<pp_leaveloop> and
+C<pp_leavesub> process and pop just one context using C<cx_popfoo> and
+C<cx_popblock>. On the other hand, things like C<pp_return> and C<next>
+may have to pop back several scopes until a sub or loop context is found,
+and exceptions (such as C<die>) need to pop back contexts until an eval
+context is found. Both of these are accomplished by C<dounwind()>, which
+is capable of processing and popping all contexts above the target one.
+
+Here is a typical example of context popping, as found in C<pp_leavesub>
+(simplified slightly):
+
+ U8 gimme;
+ PERL_CONTEXT *cx;
+ SV **oldsp;
+ OP *retop;
+
+ cx = CX_CUR();
+
+ gimme = cx->blk_gimme;
+ oldsp = PL_stack_base + cx->blk_oldsp; /* last arg of previous frame */
+
+ if (gimme == G_VOID)
+     PL_stack_sp = oldsp;
+ else
+     leave_adjust_stacks(oldsp, oldsp, gimme, 0);
+
+ CX_LEAVE_SCOPE(cx);
+ cx_popsub(cx);
+ cx_popblock(cx);
+ retop = cx->blk_sub.retop;
+ CX_POP(cx);
+
+ return retop;
+
+The steps above are in a very specific order, designed to be the reverse
+order of when the context was pushed. The first thing to do is to copy
+and/or protect any return arguments and free any temps in the current
+scope. Scope exits like an rvalue sub normally return a mortal copy of
+their return args (as opposed to lvalue subs). It is important to make
+this copy before the save stack is popped or variables are restored, or
+bad things like the following can happen:
+
+    sub f { my $x =...; $x }  # $x freed before we get to copy it
+    sub f { /(...)/;    $1 }  # PL_curpm restored before $1 copied
+
+Although we wish to free any temps at the same time, we have to be careful
+not to free any temps which are keeping return args alive; nor to free the
+temps we have just created while mortal copying return args. Fortunately,
+C<leave_adjust_stacks()> is capable of making mortal copies of return args,
+shifting args down the stack, and only processing those entries on the
+temps stack that are safe to do so.
+
+In void context no args are returned, so it's more efficient to skip
+calling C<leave_adjust_stacks()>. Also in void context, a C<nextstate> op
+is likely to be imminently called which will do a C<FREETMPS>, so there's
+no need to do that either.
+
+The next step is to pop savestack entries: C<CX_LEAVE_SCOPE(cx)> is just
+defined as C<< LEAVE_SCOPE(cx->blk_oldsaveix) >>. Note that during the
+popping, it's possible for perl to call destructors, call C<STORE> to undo
+localisations of tied vars, and so on. Any of these can die or call
+C<exit()>. In this case, C<dounwind()> will be called, and the current
+context stack frame will be re-processed. Thus it is vital that all steps
+in popping a context are done in such a way to support reentrancy.  The
+other alternative, of decrementing C<cxstack_ix> I<before> processing the
+frame, would lead to leaks and the like if something died halfway through,
+or overwriting of the current frame.
+
+C<CX_LEAVE_SCOPE> itself is safely re-entrant: if only half the savestack
+items have been popped before dying and getting trapped by eval, then the
+C<CX_LEAVE_SCOPE>s in C<dounwind> or C<pp_leaveeval> will continue where
+the first one left off.
+
+The next step is the type-specific context processing; in this case
+C<cx_popsub>. In part, this looks like:
+
+    cv = cx->blk_sub.cv;
+    CvDEPTH(cv) = cx->blk_sub.olddepth;
+    cx->blk_sub.cv = NULL;
+    SvREFCNT_dec(cv);
+
+where its processing the just-executed CV. Note that before it decrements
+the CV's reference count, it nulls the C<blk_sub.cv>. This means that if
+it re-enters, the CV won't be freed twice. It also means that you can't
+rely on such type-specific fields having useful values after the return
+from C<cx_popfoo>.
+
+Next, C<cx_popblock> restores all the various interpreter vars to their
+previous values or previous high water marks; it expands to:
+
+    PL_markstack_ptr = PL_markstack + cx->blk_oldmarksp;
+    PL_scopestack_ix = cx->blk_oldscopesp;
+    PL_curpm         = cx->blk_oldpm;
+    PL_curcop        = cx->blk_oldcop;
+    PL_tmps_floor    = cx->blk_old_tmpsfloor;
+
+Note that it I<doesn't> restore C<PL_stack_sp>; as mentioned earlier,
+which value to restore it to depends on the context type (specifically
+C<for (list) {}>), and what args (if any) it returns; and that will
+already have been sorted out earlier by C<leave_adjust_stacks()>.
+
+Finally, the context stack pointer is actually decremented by C<CX_POP(cx)>.
+After this point, it's possible that that the current context frame could
+be overwritten by other contexts being pushed. Although things like ties
+and C<DESTROY> are supposed to work within a new context stack, it's best
+not to assume this. Indeed on debugging builds, C<CX_POP(cx)> deliberately
+sets C<cx> to null to detect code that is still relying on the field
+values in that context frame. Note in the C<pp_leavesub()> example above,
+we grab C<blk_sub.retop> I<before> calling C<CX_POP>.
+
+=head2 Redoing contexts
+
+Finally, there is C<cx_topblock(cx)>, which acts like a super-C<nextstate>
+as regards to resetting various vars to their base values. It is used in
+places like C<pp_next>, C<pp_redo> and C<pp_goto> where rather than
+exiting a scope, we want to re-initialise the scope. As well as resetting
+C<PL_stack_sp> like C<nextstate>, it also resets C<PL_markstack_ptr>,
+C<PL_scopestack_ix> and C<PL_curpm>. Note that it doesn't do a
+C<FREETMPS>.
+
+
+=head1 Slab-based operator allocation
+
+B<Note:> this section describes a non-public internal API that is subject
+to change without notice.
+
+Perl's internal error-handling mechanisms implement C<die> (and its internal
+equivalents) using longjmp. If this occurs during lexing, parsing or
+compilation, we must ensure that any ops allocated as part of the compilation
+process are freed. (Older Perl versions did not adequately handle this
+situation: when failing a parse, they would leak ops that were stored in
+C C<auto> variables and not linked anywhere else.)
+
+To handle this situation, Perl uses I<op slabs> that are attached to the
+currently-compiling CV. A slab is a chunk of allocated memory. New ops are
+allocated as regions of the slab. If the slab fills up, a new one is created
+(and linked from the previous one). When an error occurs and the CV is freed,
+any ops remaining are freed.
+
+Each op is preceded by two pointers: one points to the next op in the slab, and
+the other points to the slab that owns it. The next-op pointer is needed so
+that Perl can iterate over a slab and free all its ops. (Op structures are of
+different sizes, so the slab's ops can't merely be treated as a dense array.)
+The slab pointer is needed for accessing a reference count on the slab: when
+the last op on a slab is freed, the slab itself is freed.
+
+The slab allocator puts the ops at the end of the slab first. This will tend to
+allocate the leaves of the op tree first, and the layout will therefore
+hopefully be cache-friendly. In addition, this means that there's no need to
+store the size of the slab (see below on why slabs vary in size), because Perl
+can follow pointers to find the last op.
+
+It might seem possible to eliminate slab reference counts altogether, by having
+all ops implicitly attached to C<PL_compcv> when allocated and freed when the
+CV is freed. That would also allow C<op_free> to skip C<FreeOp> altogether, and
+thus free ops faster. But that doesn't work in those cases where ops need to
+survive beyond their CVs, such as re-evals.
+
+The CV also has to have a reference count on the slab. Sometimes the first op
+created is immediately freed. If the reference count of the slab reaches 0,
+then it will be freed with the CV still pointing to it.
+
+CVs use the C<CVf_SLABBED> flag to indicate that the CV has a reference count
+on the slab. When this flag is set, the slab is accessible via C<CvSTART> when
+C<CvROOT> is not set, or by subtracting two pointers C<(2*sizeof(I32 *))> from
+C<CvROOT> when it is set. The alternative to this approach of sneaking the slab
+into C<CvSTART> during compilation would be to enlarge the C<xpvcv> struct by
+another pointer. But that would make all CVs larger, even though slab-based op
+freeing is typically of benefit only for programs that make significant use of
+string eval.
+
+When the C<CVf_SLABBED> flag is set, the CV takes responsibility for freeing
+the slab. If C<CvROOT> is not set when the CV is freed or undeffed, it is
+assumed that a compilation error has occurred, so the op slab is traversed and
+all the ops are freed.
+
+Under normal circumstances, the CV forgets about its slab (decrementing the
+reference count) when the root is attached. So the slab reference counting that
+happens when ops are freed takes care of freeing the slab. In some cases, the
+CV is told to forget about the slab (C<cv_forget_slab>) precisely so that the
+ops can survive after the CV is done away with.
+
+Forgetting the slab when the root is attached is not strictly necessary, but
+avoids potential problems with C<CvROOT> being written over. There is code all
+over the place, both in core and on CPAN, that does things with C<CvROOT>, so
+forgetting the slab makes things more robust and avoids potential problems.
+
+Since the CV takes ownership of its slab when flagged, that flag is never
+copied when a CV is cloned, as one CV could free a slab that another CV still
+points to, since forced freeing of ops ignores the reference count (but asserts
+that it looks right).
+
+To avoid slab fragmentation, freed ops are marked as freed and attached to the
+slab's freed chain (an idea stolen from DBM::Deep). Those freed ops are reused
+when possible. Not reusing freed ops would be simpler, but it would result in
+significantly higher memory usage for programs with large C<if (DEBUG) {...}>
+blocks.
+
+C<SAVEFREEOP> is slightly problematic under this scheme. Sometimes it can cause
+an op to be freed after its CV. If the CV has forcibly freed the ops on its
+slab and the slab itself, then we will be fiddling with a freed slab. Making
+C<SAVEFREEOP> a no-op doesn't help, as sometimes an op can be savefreed when
+there is no compilation error, so the op would never be freed. It holds
+a reference count on the slab, so the whole slab would leak. So C<SAVEFREEOP>
+now sets a special flag on the op (C<< ->op_savefree >>). The forced freeing of
+ops after a compilation error won't free any ops thus marked.
+
+Since many pieces of code create tiny subroutines consisting of only a few ops,
+and since a huge slab would be quite a bit of baggage for those to carry
+around, the first slab is always very small. To avoid allocating too many
+slabs for a single CV, each subsequent slab is twice the size of the previous.
+
+Smartmatch expects to be able to allocate an op at run time, run it, and then
+throw it away. For that to work the op is simply malloced when PL_compcv hasn't
+been set up. So all slab-allocated ops are marked as such (C<< ->op_slabbed >>),
+to distinguish them from malloced ops.
+
+
 =head1 AUTHORS
 
 Until May 1997, this document was maintained by Jeff Okamoto