[win32] change all 'sp' to 'SP' in code and in the docs. Explicitly
[p5sagit/p5-mst-13.2.git] / pod / perlcall.pod
1 =head1 NAME
2
3 perlcall - Perl calling conventions from C
4
5 =head1 DESCRIPTION
6
7 The purpose of this document is to show you how to call Perl subroutines
8 directly from C, i.e., how to write I<callbacks>.
9
10 Apart from discussing the C interface provided by Perl for writing
11 callbacks the document uses a series of examples to show how the
12 interface actually works in practice.  In addition some techniques for
13 coding callbacks are covered.
14
15 Examples where callbacks are necessary include
16
17 =over 5
18
19 =item * An Error Handler
20
21 You have created an XSUB interface to an application's C API.
22
23 A fairly common feature in applications is to allow you to define a C
24 function that will be called whenever something nasty occurs. What we
25 would like is to be able to specify a Perl subroutine that will be
26 called instead.
27
28 =item * An Event Driven Program
29
30 The classic example of where callbacks are used is when writing an
31 event driven program like for an X windows application.  In this case
32 you register functions to be called whenever specific events occur,
33 e.g., a mouse button is pressed, the cursor moves into a window or a
34 menu item is selected.
35
36 =back
37
38 Although the techniques described here are applicable when embedding
39 Perl in a C program, this is not the primary goal of this document.
40 There are other details that must be considered and are specific to
41 embedding Perl. For details on embedding Perl in C refer to
42 L<perlembed>.
43
44 Before you launch yourself head first into the rest of this document,
45 it would be a good idea to have read the following two documents -
46 L<perlxs> and L<perlguts>.
47
48 =head1 THE PERL_CALL FUNCTIONS
49
50 Although this stuff is easier to explain using examples, you first need
51 be aware of a few important definitions.
52
53 Perl has a number of C functions that allow you to call Perl
54 subroutines.  They are
55
56     I32 perl_call_sv(SV* sv, I32 flags) ;
57     I32 perl_call_pv(char *subname, I32 flags) ;
58     I32 perl_call_method(char *methname, I32 flags) ;
59     I32 perl_call_argv(char *subname, I32 flags, register char **argv) ;
60
61 The key function is I<perl_call_sv>.  All the other functions are
62 fairly simple wrappers which make it easier to call Perl subroutines in
63 special cases. At the end of the day they will all call I<perl_call_sv>
64 to invoke the Perl subroutine.
65
66 All the I<perl_call_*> functions have a C<flags> parameter which is
67 used to pass a bit mask of options to Perl.  This bit mask operates
68 identically for each of the functions.  The settings available in the
69 bit mask are discussed in L<FLAG VALUES>.
70
71 Each of the functions will now be discussed in turn.
72
73 =over 5
74
75 =item B<perl_call_sv>
76
77 I<perl_call_sv> takes two parameters, the first, C<sv>, is an SV*.
78 This allows you to specify the Perl subroutine to be called either as a
79 C string (which has first been converted to an SV) or a reference to a
80 subroutine. The section, I<Using perl_call_sv>, shows how you can make
81 use of I<perl_call_sv>.
82
83 =item B<perl_call_pv>
84
85 The function, I<perl_call_pv>, is similar to I<perl_call_sv> except it
86 expects its first parameter to be a C char* which identifies the Perl
87 subroutine you want to call, e.g., C<perl_call_pv("fred", 0)>.  If the
88 subroutine you want to call is in another package, just include the
89 package name in the string, e.g., C<"pkg::fred">.
90
91 =item B<perl_call_method>
92
93 The function I<perl_call_method> is used to call a method from a Perl
94 class.  The parameter C<methname> corresponds to the name of the method
95 to be called.  Note that the class that the method belongs to is passed
96 on the Perl stack rather than in the parameter list. This class can be
97 either the name of the class (for a static method) or a reference to an
98 object (for a virtual method).  See L<perlobj> for more information on
99 static and virtual methods and L<Using perl_call_method> for an example
100 of using I<perl_call_method>.
101
102 =item B<perl_call_argv>
103
104 I<perl_call_argv> calls the Perl subroutine specified by the C string
105 stored in the C<subname> parameter. It also takes the usual C<flags>
106 parameter.  The final parameter, C<argv>, consists of a NULL terminated
107 list of C strings to be passed as parameters to the Perl subroutine.
108 See I<Using perl_call_argv>.
109
110 =back
111
112 All the functions return an integer. This is a count of the number of
113 items returned by the Perl subroutine. The actual items returned by the
114 subroutine are stored on the Perl stack.
115
116 As a general rule you should I<always> check the return value from
117 these functions.  Even if you are expecting only a particular number of
118 values to be returned from the Perl subroutine, there is nothing to
119 stop someone from doing something unexpected - don't say you haven't
120 been warned.
121
122 =head1 FLAG VALUES
123
124 The C<flags> parameter in all the I<perl_call_*> functions is a bit mask
125 which can consist of any combination of the symbols defined below,
126 OR'ed together.
127
128
129 =head2  G_VOID
130
131 Calls the Perl subroutine in a void context.
132
133 This flag has 2 effects:
134
135 =over 5
136
137 =item 1.
138
139 It indicates to the subroutine being called that it is executing in
140 a void context (if it executes I<wantarray> the result will be the
141 undefined value).
142
143 =item 2.
144
145 It ensures that nothing is actually returned from the subroutine.
146
147 =back
148
149 The value returned by the I<perl_call_*> function indicates how many
150 items have been returned by the Perl subroutine - in this case it will
151 be 0.
152
153
154 =head2  G_SCALAR
155
156 Calls the Perl subroutine in a scalar context.  This is the default
157 context flag setting for all the I<perl_call_*> functions.
158
159 This flag has 2 effects:
160
161 =over 5
162
163 =item 1.
164
165 It indicates to the subroutine being called that it is executing in a
166 scalar context (if it executes I<wantarray> the result will be false).
167
168 =item 2.
169
170 It ensures that only a scalar is actually returned from the subroutine.
171 The subroutine can, of course,  ignore the I<wantarray> and return a
172 list anyway. If so, then only the last element of the list will be
173 returned.
174
175 =back
176
177 The value returned by the I<perl_call_*> function indicates how many
178 items have been returned by the Perl subroutine - in this case it will
179 be either 0 or 1.
180
181 If 0, then you have specified the G_DISCARD flag.
182
183 If 1, then the item actually returned by the Perl subroutine will be
184 stored on the Perl stack - the section I<Returning a Scalar> shows how
185 to access this value on the stack.  Remember that regardless of how
186 many items the Perl subroutine returns, only the last one will be
187 accessible from the stack - think of the case where only one value is
188 returned as being a list with only one element.  Any other items that
189 were returned will not exist by the time control returns from the
190 I<perl_call_*> function.  The section I<Returning a list in a scalar
191 context> shows an example of this behavior.
192
193
194 =head2 G_ARRAY
195
196 Calls the Perl subroutine in a list context.
197
198 As with G_SCALAR, this flag has 2 effects:
199
200 =over 5
201
202 =item 1.
203
204 It indicates to the subroutine being called that it is executing in an
205 array context (if it executes I<wantarray> the result will be true).
206
207
208 =item 2.
209
210 It ensures that all items returned from the subroutine will be
211 accessible when control returns from the I<perl_call_*> function.
212
213 =back
214
215 The value returned by the I<perl_call_*> function indicates how many
216 items have been returned by the Perl subroutine.
217
218 If 0, then you have specified the G_DISCARD flag.
219
220 If not 0, then it will be a count of the number of items returned by
221 the subroutine. These items will be stored on the Perl stack.  The
222 section I<Returning a list of values> gives an example of using the
223 G_ARRAY flag and the mechanics of accessing the returned items from the
224 Perl stack.
225
226 =head2 G_DISCARD
227
228 By default, the I<perl_call_*> functions place the items returned from
229 by the Perl subroutine on the stack.  If you are not interested in
230 these items, then setting this flag will make Perl get rid of them
231 automatically for you.  Note that it is still possible to indicate a
232 context to the Perl subroutine by using either G_SCALAR or G_ARRAY.
233
234 If you do not set this flag then it is I<very> important that you make
235 sure that any temporaries (i.e., parameters passed to the Perl
236 subroutine and values returned from the subroutine) are disposed of
237 yourself.  The section I<Returning a Scalar> gives details of how to
238 dispose of these temporaries explicitly and the section I<Using Perl to
239 dispose of temporaries> discusses the specific circumstances where you
240 can ignore the problem and let Perl deal with it for you.
241
242 =head2 G_NOARGS
243
244 Whenever a Perl subroutine is called using one of the I<perl_call_*>
245 functions, it is assumed by default that parameters are to be passed to
246 the subroutine.  If you are not passing any parameters to the Perl
247 subroutine, you can save a bit of time by setting this flag.  It has
248 the effect of not creating the C<@_> array for the Perl subroutine.
249
250 Although the functionality provided by this flag may seem
251 straightforward, it should be used only if there is a good reason to do
252 so.  The reason for being cautious is that even if you have specified
253 the G_NOARGS flag, it is still possible for the Perl subroutine that
254 has been called to think that you have passed it parameters.
255
256 In fact, what can happen is that the Perl subroutine you have called
257 can access the C<@_> array from a previous Perl subroutine.  This will
258 occur when the code that is executing the I<perl_call_*> function has
259 itself been called from another Perl subroutine. The code below
260 illustrates this
261
262     sub fred
263       { print "@_\n"  }
264
265     sub joe
266       { &fred }
267
268     &joe(1,2,3) ;
269
270 This will print
271
272     1 2 3
273
274 What has happened is that C<fred> accesses the C<@_> array which
275 belongs to C<joe>.
276
277
278 =head2 G_EVAL
279
280 It is possible for the Perl subroutine you are calling to terminate
281 abnormally, e.g., by calling I<die> explicitly or by not actually
282 existing.  By default, when either of these of events occurs, the
283 process will terminate immediately.  If though, you want to trap this
284 type of event, specify the G_EVAL flag.  It will put an I<eval { }>
285 around the subroutine call.
286
287 Whenever control returns from the I<perl_call_*> function you need to
288 check the C<$@> variable as you would in a normal Perl script.
289
290 The value returned from the I<perl_call_*> function is dependent on
291 what other flags have been specified and whether an error has
292 occurred.  Here are all the different cases that can occur:
293
294 =over 5
295
296 =item *
297
298 If the I<perl_call_*> function returns normally, then the value
299 returned is as specified in the previous sections.
300
301 =item *
302
303 If G_DISCARD is specified, the return value will always be 0.
304
305 =item *
306
307 If G_ARRAY is specified I<and> an error has occurred, the return value
308 will always be 0.
309
310 =item *
311
312 If G_SCALAR is specified I<and> an error has occurred, the return value
313 will be 1 and the value on the top of the stack will be I<undef>. This
314 means that if you have already detected the error by checking C<$@> and
315 you want the program to continue, you must remember to pop the I<undef>
316 from the stack.
317
318 =back
319
320 See I<Using G_EVAL> for details on using G_EVAL.
321
322 =head2 G_KEEPERR
323
324 You may have noticed that using the G_EVAL flag described above will
325 B<always> clear the C<$@> variable and set it to a string describing
326 the error iff there was an error in the called code.  This unqualified
327 resetting of C<$@> can be problematic in the reliable identification of
328 errors using the C<eval {}> mechanism, because the possibility exists
329 that perl will call other code (end of block processing code, for
330 example) between the time the error causes C<$@> to be set within
331 C<eval {}>, and the subsequent statement which checks for the value of
332 C<$@> gets executed in the user's script.
333
334 This scenario will mostly be applicable to code that is meant to be
335 called from within destructors, asynchronous callbacks, signal
336 handlers, C<__DIE__> or C<__WARN__> hooks, and C<tie> functions.  In
337 such situations, you will not want to clear C<$@> at all, but simply to
338 append any new errors to any existing value of C<$@>.
339
340 The G_KEEPERR flag is meant to be used in conjunction with G_EVAL in
341 I<perl_call_*> functions that are used to implement such code.  This flag
342 has no effect when G_EVAL is not used.
343
344 When G_KEEPERR is used, any errors in the called code will be prefixed
345 with the string "\t(in cleanup)", and appended to the current value
346 of C<$@>.
347
348 The G_KEEPERR flag was introduced in Perl version 5.002.
349
350 See I<Using G_KEEPERR> for an example of a situation that warrants the
351 use of this flag.
352
353 =head2 Determining the Context
354
355 As mentioned above, you can determine the context of the currently
356 executing subroutine in Perl with I<wantarray>.  The equivalent test
357 can be made in C by using the C<GIMME_V> macro, which returns
358 C<G_ARRAY> if you have been called in an array context, C<G_SCALAR> if
359 in a scalar context, or C<G_VOID> if in a void context (i.e. the
360 return value will not be used).  An older version of this macro is
361 called C<GIMME>; in a void context it returns C<G_SCALAR> instead of
362 C<G_VOID>.  An example of using the C<GIMME_V> macro is shown in
363 section I<Using GIMME_V>.
364
365 =head1 KNOWN PROBLEMS
366
367 This section outlines all known problems that exist in the
368 I<perl_call_*> functions.
369
370 =over 5
371
372 =item 1.
373
374 If you are intending to make use of both the G_EVAL and G_SCALAR flags
375 in your code, use a version of Perl greater than 5.000.  There is a bug
376 in version 5.000 of Perl which means that the combination of these two
377 flags will not work as described in the section I<FLAG VALUES>.
378
379 Specifically, if the two flags are used when calling a subroutine and
380 that subroutine does not call I<die>, the value returned by
381 I<perl_call_*> will be wrong.
382
383
384 =item 2.
385
386 In Perl 5.000 and 5.001 there is a problem with using I<perl_call_*> if
387 the Perl sub you are calling attempts to trap a I<die>.
388
389 The symptom of this problem is that the called Perl sub will continue
390 to completion, but whenever it attempts to pass control back to the
391 XSUB, the program will immediately terminate.
392
393 For example, say you want to call this Perl sub
394
395     sub fred
396     {
397         eval { die "Fatal Error" ; }
398         print "Trapped error: $@\n"
399             if $@ ;
400     }
401
402 via this XSUB
403
404     void
405     Call_fred()
406         CODE:
407         PUSHMARK(SP) ;
408         perl_call_pv("fred", G_DISCARD|G_NOARGS) ;
409         fprintf(stderr, "back in Call_fred\n") ;
410
411 When C<Call_fred> is executed it will print
412
413     Trapped error: Fatal Error
414
415 As control never returns to C<Call_fred>, the C<"back in Call_fred">
416 string will not get printed.
417
418 To work around this problem, you can either upgrade to Perl 5.002 or
419 higher, or use the G_EVAL flag with I<perl_call_*> as shown below
420
421     void
422     Call_fred()
423         CODE:
424         PUSHMARK(SP) ;
425         perl_call_pv("fred", G_EVAL|G_DISCARD|G_NOARGS) ;
426         fprintf(stderr, "back in Call_fred\n") ;
427
428 =back
429
430
431
432 =head1 EXAMPLES
433
434 Enough of the definition talk, let's have a few examples.
435
436 Perl provides many macros to assist in accessing the Perl stack.
437 Wherever possible, these macros should always be used when interfacing
438 to Perl internals.  We hope this should make the code less vulnerable
439 to any changes made to Perl in the future.
440
441 Another point worth noting is that in the first series of examples I
442 have made use of only the I<perl_call_pv> function.  This has been done
443 to keep the code simpler and ease you into the topic.  Wherever
444 possible, if the choice is between using I<perl_call_pv> and
445 I<perl_call_sv>, you should always try to use I<perl_call_sv>.  See
446 I<Using perl_call_sv> for details.
447
448 =head2 No Parameters, Nothing returned
449
450 This first trivial example will call a Perl subroutine, I<PrintUID>, to
451 print out the UID of the process.
452
453     sub PrintUID
454     {
455         print "UID is $<\n" ;
456     }
457
458 and here is a C function to call it
459
460     static void
461     call_PrintUID()
462     {
463         dSP ;
464
465         PUSHMARK(SP) ;
466         perl_call_pv("PrintUID", G_DISCARD|G_NOARGS) ;
467     }
468
469 Simple, eh.
470
471 A few points to note about this example.
472
473 =over 5
474
475 =item 1.
476
477 Ignore C<dSP> and C<PUSHMARK(SP)> for now. They will be discussed in
478 the next example.
479
480 =item 2.
481
482 We aren't passing any parameters to I<PrintUID> so G_NOARGS can be
483 specified.
484
485 =item 3.
486
487 We aren't interested in anything returned from I<PrintUID>, so
488 G_DISCARD is specified. Even if I<PrintUID> was changed to
489 return some value(s), having specified G_DISCARD will mean that they
490 will be wiped by the time control returns from I<perl_call_pv>.
491
492 =item 4.
493
494 As I<perl_call_pv> is being used, the Perl subroutine is specified as a
495 C string. In this case the subroutine name has been 'hard-wired' into the
496 code.
497
498 =item 5.
499
500 Because we specified G_DISCARD, it is not necessary to check the value
501 returned from I<perl_call_pv>. It will always be 0.
502
503 =back
504
505 =head2 Passing Parameters
506
507 Now let's make a slightly more complex example. This time we want to
508 call a Perl subroutine, C<LeftString>, which will take 2 parameters - a
509 string (C<$s>) and an integer (C<$n>).  The subroutine will simply
510 print the first C<$n> characters of the string.
511
512 So the Perl subroutine would look like this
513
514     sub LeftString
515     {
516         my($s, $n) = @_ ;
517         print substr($s, 0, $n), "\n" ;
518     }
519
520 The C function required to call I<LeftString> would look like this.
521
522     static void
523     call_LeftString(a, b)
524     char * a ;
525     int b ;
526     {
527         dSP ;
528
529         PUSHMARK(SP) ;
530         XPUSHs(sv_2mortal(newSVpv(a, 0)));
531         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
532         PUTBACK ;
533
534         perl_call_pv("LeftString", G_DISCARD);
535     }
536
537 Here are a few notes on the C function I<call_LeftString>.
538
539 =over 5
540
541 =item 1.
542
543 Parameters are passed to the Perl subroutine using the Perl stack.
544 This is the purpose of the code beginning with the line C<dSP> and
545 ending with the line C<PUTBACK>.  The <dSP> declares a local copy
546 of the stack pointer.  This local copy should B<always> be accessed
547 as C<SP>.
548
549 =item 2.
550
551 If you are going to put something onto the Perl stack, you need to know
552 where to put it. This is the purpose of the macro C<dSP> - it declares
553 and initializes a I<local> copy of the Perl stack pointer.
554
555 All the other macros which will be used in this example require you to
556 have used this macro.
557
558 The exception to this rule is if you are calling a Perl subroutine
559 directly from an XSUB function. In this case it is not necessary to
560 use the C<dSP> macro explicitly - it will be declared for you
561 automatically.
562
563 =item 3.
564
565 Any parameters to be pushed onto the stack should be bracketed by the
566 C<PUSHMARK> and C<PUTBACK> macros.  The purpose of these two macros, in
567 this context, is to count the number of parameters you are
568 pushing automatically.  Then whenever Perl is creating the C<@_> array for the
569 subroutine, it knows how big to make it.
570
571 The C<PUSHMARK> macro tells Perl to make a mental note of the current
572 stack pointer. Even if you aren't passing any parameters (like the
573 example shown in the section I<No Parameters, Nothing returned>) you
574 must still call the C<PUSHMARK> macro before you can call any of the
575 I<perl_call_*> functions - Perl still needs to know that there are no
576 parameters.
577
578 The C<PUTBACK> macro sets the global copy of the stack pointer to be
579 the same as our local copy. If we didn't do this I<perl_call_pv>
580 wouldn't know where the two parameters we pushed were - remember that
581 up to now all the stack pointer manipulation we have done is with our
582 local copy, I<not> the global copy.
583
584 =item 4.
585
586 The only flag specified this time is G_DISCARD. Because we are passing 2
587 parameters to the Perl subroutine this time, we have not specified
588 G_NOARGS.
589
590 =item 5.
591
592 Next, we come to XPUSHs. This is where the parameters actually get
593 pushed onto the stack. In this case we are pushing a string and an
594 integer.
595
596 See L<perlguts/"XSUBs and the Argument Stack"> for details
597 on how the XPUSH macros work.
598
599 =item 6.
600
601 Finally, I<LeftString> can now be called via the I<perl_call_pv>
602 function.
603
604 =back
605
606 =head2 Returning a Scalar
607
608 Now for an example of dealing with the items returned from a Perl
609 subroutine.
610
611 Here is a Perl subroutine, I<Adder>, that takes 2 integer parameters
612 and simply returns their sum.
613
614     sub Adder
615     {
616         my($a, $b) = @_ ;
617         $a + $b ;
618     }
619
620 Because we are now concerned with the return value from I<Adder>, the C
621 function required to call it is now a bit more complex.
622
623     static void
624     call_Adder(a, b)
625     int a ;
626     int b ;
627     {
628         dSP ;
629         int count ;
630
631         ENTER ;
632         SAVETMPS;
633
634         PUSHMARK(SP) ;
635         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(a)));
636         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
637         PUTBACK ;
638
639         count = perl_call_pv("Adder", G_SCALAR);
640
641         SPAGAIN ;
642
643         if (count != 1)
644             croak("Big trouble\n") ;
645
646         printf ("The sum of %d and %d is %d\n", a, b, POPi) ;
647
648         PUTBACK ;
649         FREETMPS ;
650         LEAVE ;
651     }
652
653 Points to note this time are
654
655 =over 5
656
657 =item 1.
658
659 The only flag specified this time was G_SCALAR. That means the C<@_>
660 array will be created and that the value returned by I<Adder> will
661 still exist after the call to I<perl_call_pv>.
662
663
664
665 =item 2.
666
667 Because we are interested in what is returned from I<Adder> we cannot
668 specify G_DISCARD. This means that we will have to tidy up the Perl
669 stack and dispose of any temporary values ourselves. This is the
670 purpose of
671
672     ENTER ;
673     SAVETMPS ;
674
675 at the start of the function, and
676
677     FREETMPS ;
678     LEAVE ;
679
680 at the end. The C<ENTER>/C<SAVETMPS> pair creates a boundary for any
681 temporaries we create.  This means that the temporaries we get rid of
682 will be limited to those which were created after these calls.
683
684 The C<FREETMPS>/C<LEAVE> pair will get rid of any values returned by
685 the Perl subroutine, plus it will also dump the mortal SVs we have
686 created.  Having C<ENTER>/C<SAVETMPS> at the beginning of the code
687 makes sure that no other mortals are destroyed.
688
689 Think of these macros as working a bit like using C<{> and C<}> in Perl
690 to limit the scope of local variables.
691
692 See the section I<Using Perl to dispose of temporaries> for details of
693 an alternative to using these macros.
694
695 =item 3.
696
697 The purpose of the macro C<SPAGAIN> is to refresh the local copy of the
698 stack pointer. This is necessary because it is possible that the memory
699 allocated to the Perl stack has been reallocated whilst in the
700 I<perl_call_pv> call.
701
702 If you are making use of the Perl stack pointer in your code you must
703 always refresh the local copy using SPAGAIN whenever you make use
704 of the I<perl_call_*> functions or any other Perl internal function.
705
706 =item 4.
707
708 Although only a single value was expected to be returned from I<Adder>,
709 it is still good practice to check the return code from I<perl_call_pv>
710 anyway.
711
712 Expecting a single value is not quite the same as knowing that there
713 will be one. If someone modified I<Adder> to return a list and we
714 didn't check for that possibility and take appropriate action the Perl
715 stack would end up in an inconsistent state. That is something you
716 I<really> don't want to happen ever.
717
718 =item 5.
719
720 The C<POPi> macro is used here to pop the return value from the stack.
721 In this case we wanted an integer, so C<POPi> was used.
722
723
724 Here is the complete list of POP macros available, along with the types
725 they return.
726
727     POPs        SV
728     POPp        pointer
729     POPn        double
730     POPi        integer
731     POPl        long
732
733 =item 6.
734
735 The final C<PUTBACK> is used to leave the Perl stack in a consistent
736 state before exiting the function.  This is necessary because when we
737 popped the return value from the stack with C<POPi> it updated only our
738 local copy of the stack pointer.  Remember, C<PUTBACK> sets the global
739 stack pointer to be the same as our local copy.
740
741 =back
742
743
744 =head2 Returning a list of values
745
746 Now, let's extend the previous example to return both the sum of the
747 parameters and the difference.
748
749 Here is the Perl subroutine
750
751     sub AddSubtract
752     {
753        my($a, $b) = @_ ;
754        ($a+$b, $a-$b) ;
755     }
756
757 and this is the C function
758
759     static void
760     call_AddSubtract(a, b)
761     int a ;
762     int b ;
763     {
764         dSP ;
765         int count ;
766
767         ENTER ;
768         SAVETMPS;
769
770         PUSHMARK(SP) ;
771         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(a)));
772         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
773         PUTBACK ;
774
775         count = perl_call_pv("AddSubtract", G_ARRAY);
776
777         SPAGAIN ;
778
779         if (count != 2)
780             croak("Big trouble\n") ;
781
782         printf ("%d - %d = %d\n", a, b, POPi) ;
783         printf ("%d + %d = %d\n", a, b, POPi) ;
784
785         PUTBACK ;
786         FREETMPS ;
787         LEAVE ;
788     }
789
790 If I<call_AddSubtract> is called like this
791
792     call_AddSubtract(7, 4) ;
793
794 then here is the output
795
796     7 - 4 = 3
797     7 + 4 = 11
798
799 Notes
800
801 =over 5
802
803 =item 1.
804
805 We wanted array context, so G_ARRAY was used.
806
807 =item 2.
808
809 Not surprisingly C<POPi> is used twice this time because we were
810 retrieving 2 values from the stack. The important thing to note is that
811 when using the C<POP*> macros they come off the stack in I<reverse>
812 order.
813
814 =back
815
816 =head2 Returning a list in a scalar context
817
818 Say the Perl subroutine in the previous section was called in a scalar
819 context, like this
820
821     static void
822     call_AddSubScalar(a, b)
823     int a ;
824     int b ;
825     {
826         dSP ;
827         int count ;
828         int i ;
829
830         ENTER ;
831         SAVETMPS;
832
833         PUSHMARK(SP) ;
834         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(a)));
835         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
836         PUTBACK ;
837
838         count = perl_call_pv("AddSubtract", G_SCALAR);
839
840         SPAGAIN ;
841
842         printf ("Items Returned = %d\n", count) ;
843
844         for (i = 1 ; i <= count ; ++i)
845             printf ("Value %d = %d\n", i, POPi) ;
846
847         PUTBACK ;
848         FREETMPS ;
849         LEAVE ;
850     }
851
852 The other modification made is that I<call_AddSubScalar> will print the
853 number of items returned from the Perl subroutine and their value (for
854 simplicity it assumes that they are integer).  So if
855 I<call_AddSubScalar> is called
856
857     call_AddSubScalar(7, 4) ;
858
859 then the output will be
860
861     Items Returned = 1
862     Value 1 = 3
863
864 In this case the main point to note is that only the last item in the
865 list is returned from the subroutine, I<AddSubtract> actually made it back to
866 I<call_AddSubScalar>.
867
868
869 =head2 Returning Data from Perl via the parameter list
870
871 It is also possible to return values directly via the parameter list -
872 whether it is actually desirable to do it is another matter entirely.
873
874 The Perl subroutine, I<Inc>, below takes 2 parameters and increments
875 each directly.
876
877     sub Inc
878     {
879         ++ $_[0] ;
880         ++ $_[1] ;
881     }
882
883 and here is a C function to call it.
884
885     static void
886     call_Inc(a, b)
887     int a ;
888     int b ;
889     {
890         dSP ;
891         int count ;
892         SV * sva ;
893         SV * svb ;
894
895         ENTER ;
896         SAVETMPS;
897
898         sva = sv_2mortal(newSViv(a)) ;
899         svb = sv_2mortal(newSViv(b)) ;
900
901         PUSHMARK(SP) ;
902         XPUSHs(sva);
903         XPUSHs(svb);
904         PUTBACK ;
905
906         count = perl_call_pv("Inc", G_DISCARD);
907
908         if (count != 0)
909             croak ("call_Inc: expected 0 values from 'Inc', got %d\n",
910                    count) ;
911
912         printf ("%d + 1 = %d\n", a, SvIV(sva)) ;
913         printf ("%d + 1 = %d\n", b, SvIV(svb)) ;
914
915         FREETMPS ;
916         LEAVE ;
917     }
918
919 To be able to access the two parameters that were pushed onto the stack
920 after they return from I<perl_call_pv> it is necessary to make a note
921 of their addresses - thus the two variables C<sva> and C<svb>.
922
923 The reason this is necessary is that the area of the Perl stack which
924 held them will very likely have been overwritten by something else by
925 the time control returns from I<perl_call_pv>.
926
927
928
929
930 =head2 Using G_EVAL
931
932 Now an example using G_EVAL. Below is a Perl subroutine which computes
933 the difference of its 2 parameters. If this would result in a negative
934 result, the subroutine calls I<die>.
935
936     sub Subtract
937     {
938         my ($a, $b) = @_ ;
939
940         die "death can be fatal\n" if $a < $b ;
941
942         $a - $b ;
943     }
944
945 and some C to call it
946
947     static void
948     call_Subtract(a, b)
949     int a ;
950     int b ;
951     {
952         dSP ;
953         int count ;
954
955         ENTER ;
956         SAVETMPS;
957
958         PUSHMARK(SP) ;
959         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(a)));
960         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
961         PUTBACK ;
962
963         count = perl_call_pv("Subtract", G_EVAL|G_SCALAR);
964
965         SPAGAIN ;
966
967         /* Check the eval first */
968         if (SvTRUE(GvSV(errgv)))
969         {
970             printf ("Uh oh - %s\n", SvPV(GvSV(errgv), na)) ;
971             POPs ;
972         }
973         else
974         {
975             if (count != 1)
976                croak("call_Subtract: wanted 1 value from 'Subtract', got %d\n",
977                         count) ;
978
979             printf ("%d - %d = %d\n", a, b, POPi) ;
980         }
981
982         PUTBACK ;
983         FREETMPS ;
984         LEAVE ;
985     }
986
987 If I<call_Subtract> is called thus
988
989     call_Subtract(4, 5)
990
991 the following will be printed
992
993     Uh oh - death can be fatal
994
995 Notes
996
997 =over 5
998
999 =item 1.
1000
1001 We want to be able to catch the I<die> so we have used the G_EVAL
1002 flag.  Not specifying this flag would mean that the program would
1003 terminate immediately at the I<die> statement in the subroutine
1004 I<Subtract>.
1005
1006 =item 2.
1007
1008 The code
1009
1010     if (SvTRUE(GvSV(errgv)))
1011     {
1012         printf ("Uh oh - %s\n", SvPV(GvSV(errgv), na)) ;
1013         POPs ;
1014     }
1015
1016 is the direct equivalent of this bit of Perl
1017
1018     print "Uh oh - $@\n" if $@ ;
1019
1020 C<errgv> is a perl global of type C<GV *> that points to the
1021 symbol table entry containing the error.  C<GvSV(errgv)> therefore
1022 refers to the C equivalent of C<$@>.
1023
1024 =item 3.
1025
1026 Note that the stack is popped using C<POPs> in the block where
1027 C<SvTRUE(GvSV(errgv))> is true.  This is necessary because whenever a
1028 I<perl_call_*> function invoked with G_EVAL|G_SCALAR returns an error,
1029 the top of the stack holds the value I<undef>. Because we want the
1030 program to continue after detecting this error, it is essential that
1031 the stack is tidied up by removing the I<undef>.
1032
1033 =back
1034
1035
1036 =head2 Using G_KEEPERR
1037
1038 Consider this rather facetious example, where we have used an XS
1039 version of the call_Subtract example above inside a destructor:
1040
1041     package Foo;
1042     sub new { bless {}, $_[0] }
1043     sub Subtract {
1044         my($a,$b) = @_;
1045         die "death can be fatal" if $a < $b ;
1046         $a - $b;
1047     }
1048     sub DESTROY { call_Subtract(5, 4); }
1049     sub foo { die "foo dies"; }
1050
1051     package main;
1052     eval { Foo->new->foo };
1053     print "Saw: $@" if $@;             # should be, but isn't
1054
1055 This example will fail to recognize that an error occurred inside the
1056 C<eval {}>.  Here's why: the call_Subtract code got executed while perl
1057 was cleaning up temporaries when exiting the eval block, and because
1058 call_Subtract is implemented with I<perl_call_pv> using the G_EVAL
1059 flag, it promptly reset C<$@>.  This results in the failure of the
1060 outermost test for C<$@>, and thereby the failure of the error trap.
1061
1062 Appending the G_KEEPERR flag, so that the I<perl_call_pv> call in
1063 call_Subtract reads:
1064
1065         count = perl_call_pv("Subtract", G_EVAL|G_SCALAR|G_KEEPERR);
1066
1067 will preserve the error and restore reliable error handling.
1068
1069 =head2 Using perl_call_sv
1070
1071 In all the previous examples I have 'hard-wired' the name of the Perl
1072 subroutine to be called from C.  Most of the time though, it is more
1073 convenient to be able to specify the name of the Perl subroutine from
1074 within the Perl script.
1075
1076 Consider the Perl code below
1077
1078     sub fred
1079     {
1080         print "Hello there\n" ;
1081     }
1082
1083     CallSubPV("fred") ;
1084
1085 Here is a snippet of XSUB which defines I<CallSubPV>.
1086
1087     void
1088     CallSubPV(name)
1089         char *  name
1090         CODE:
1091         PUSHMARK(SP) ;
1092         perl_call_pv(name, G_DISCARD|G_NOARGS) ;
1093
1094 That is fine as far as it goes. The thing is, the Perl subroutine
1095 can be specified as only a string.  For Perl 4 this was adequate,
1096 but Perl 5 allows references to subroutines and anonymous subroutines.
1097 This is where I<perl_call_sv> is useful.
1098
1099 The code below for I<CallSubSV> is identical to I<CallSubPV> except
1100 that the C<name> parameter is now defined as an SV* and we use
1101 I<perl_call_sv> instead of I<perl_call_pv>.
1102
1103     void
1104     CallSubSV(name)
1105         SV *    name
1106         CODE:
1107         PUSHMARK(SP) ;
1108         perl_call_sv(name, G_DISCARD|G_NOARGS) ;
1109
1110 Because we are using an SV to call I<fred> the following can all be used
1111
1112     CallSubSV("fred") ;
1113     CallSubSV(\&fred) ;
1114     $ref = \&fred ;
1115     CallSubSV($ref) ;
1116     CallSubSV( sub { print "Hello there\n" } ) ;
1117
1118 As you can see, I<perl_call_sv> gives you much greater flexibility in
1119 how you can specify the Perl subroutine.
1120
1121 You should note that if it is necessary to store the SV (C<name> in the
1122 example above) which corresponds to the Perl subroutine so that it can
1123 be used later in the program, it not enough just to store a copy of the
1124 pointer to the SV. Say the code above had been like this
1125
1126     static SV * rememberSub ;
1127
1128     void
1129     SaveSub1(name)
1130         SV *    name
1131         CODE:
1132         rememberSub = name ;
1133
1134     void
1135     CallSavedSub1()
1136         CODE:
1137         PUSHMARK(SP) ;
1138         perl_call_sv(rememberSub, G_DISCARD|G_NOARGS) ;
1139
1140 The reason this is wrong is that by the time you come to use the
1141 pointer C<rememberSub> in C<CallSavedSub1>, it may or may not still refer
1142 to the Perl subroutine that was recorded in C<SaveSub1>.  This is
1143 particularly true for these cases
1144
1145     SaveSub1(\&fred) ;
1146     CallSavedSub1() ;
1147
1148     SaveSub1( sub { print "Hello there\n" } ) ;
1149     CallSavedSub1() ;
1150
1151 By the time each of the C<SaveSub1> statements above have been executed,
1152 the SV*s which corresponded to the parameters will no longer exist.
1153 Expect an error message from Perl of the form
1154
1155     Can't use an undefined value as a subroutine reference at ...
1156
1157 for each of the C<CallSavedSub1> lines.
1158
1159 Similarly, with this code
1160
1161     $ref = \&fred ;
1162     SaveSub1($ref) ;
1163     $ref = 47 ;
1164     CallSavedSub1() ;
1165
1166 you can expect one of these messages (which you actually get is dependent on
1167 the version of Perl you are using)
1168
1169     Not a CODE reference at ...
1170     Undefined subroutine &main::47 called ...
1171
1172 The variable C<$ref> may have referred to the subroutine C<fred>
1173 whenever the call to C<SaveSub1> was made but by the time
1174 C<CallSavedSub1> gets called it now holds the number C<47>. Because we
1175 saved only a pointer to the original SV in C<SaveSub1>, any changes to
1176 C<$ref> will be tracked by the pointer C<rememberSub>. This means that
1177 whenever C<CallSavedSub1> gets called, it will attempt to execute the
1178 code which is referenced by the SV* C<rememberSub>.  In this case
1179 though, it now refers to the integer C<47>, so expect Perl to complain
1180 loudly.
1181
1182 A similar but more subtle problem is illustrated with this code
1183
1184     $ref = \&fred ;
1185     SaveSub1($ref) ;
1186     $ref = \&joe ;
1187     CallSavedSub1() ;
1188
1189 This time whenever C<CallSavedSub1> get called it will execute the Perl
1190 subroutine C<joe> (assuming it exists) rather than C<fred> as was
1191 originally requested in the call to C<SaveSub1>.
1192
1193 To get around these problems it is necessary to take a full copy of the
1194 SV.  The code below shows C<SaveSub2> modified to do that
1195
1196     static SV * keepSub = (SV*)NULL ;
1197
1198     void
1199     SaveSub2(name)
1200         SV *    name
1201         CODE:
1202         /* Take a copy of the callback */
1203         if (keepSub == (SV*)NULL)
1204             /* First time, so create a new SV */
1205             keepSub = newSVsv(name) ;
1206         else
1207             /* Been here before, so overwrite */
1208             SvSetSV(keepSub, name) ;
1209
1210     void
1211     CallSavedSub2()
1212         CODE:
1213         PUSHMARK(SP) ;
1214         perl_call_sv(keepSub, G_DISCARD|G_NOARGS) ;
1215
1216 To avoid creating a new SV every time C<SaveSub2> is called,
1217 the function first checks to see if it has been called before.  If not,
1218 then space for a new SV is allocated and the reference to the Perl
1219 subroutine, C<name> is copied to the variable C<keepSub> in one
1220 operation using C<newSVsv>.  Thereafter, whenever C<SaveSub2> is called
1221 the existing SV, C<keepSub>, is overwritten with the new value using
1222 C<SvSetSV>.
1223
1224 =head2 Using perl_call_argv
1225
1226 Here is a Perl subroutine which prints whatever parameters are passed
1227 to it.
1228
1229     sub PrintList
1230     {
1231         my(@list) = @_ ;
1232
1233         foreach (@list) { print "$_\n" }
1234     }
1235
1236 and here is an example of I<perl_call_argv> which will call
1237 I<PrintList>.
1238
1239     static char * words[] = {"alpha", "beta", "gamma", "delta", NULL} ;
1240
1241     static void
1242     call_PrintList()
1243     {
1244         dSP ;
1245
1246         perl_call_argv("PrintList", G_DISCARD, words) ;
1247     }
1248
1249 Note that it is not necessary to call C<PUSHMARK> in this instance.
1250 This is because I<perl_call_argv> will do it for you.
1251
1252 =head2 Using perl_call_method
1253
1254 Consider the following Perl code
1255
1256     {
1257         package Mine ;
1258
1259         sub new
1260         {
1261             my($type) = shift ;
1262             bless [@_]
1263         }
1264
1265         sub Display
1266         {
1267             my ($self, $index) = @_ ;
1268             print "$index: $$self[$index]\n" ;
1269         }
1270
1271         sub PrintID
1272         {
1273             my($class) = @_ ;
1274             print "This is Class $class version 1.0\n" ;
1275         }
1276     }
1277
1278 It implements just a very simple class to manage an array.  Apart from
1279 the constructor, C<new>, it declares methods, one static and one
1280 virtual. The static method, C<PrintID>, prints out simply the class
1281 name and a version number. The virtual method, C<Display>, prints out a
1282 single element of the array.  Here is an all Perl example of using it.
1283
1284     $a = new Mine ('red', 'green', 'blue') ;
1285     $a->Display(1) ;
1286     PrintID Mine;
1287
1288 will print
1289
1290     1: green
1291     This is Class Mine version 1.0
1292
1293 Calling a Perl method from C is fairly straightforward. The following
1294 things are required
1295
1296 =over 5
1297
1298 =item *
1299
1300 a reference to the object for a virtual method or the name of the class
1301 for a static method.
1302
1303 =item *
1304
1305 the name of the method.
1306
1307 =item *
1308
1309 any other parameters specific to the method.
1310
1311 =back
1312
1313 Here is a simple XSUB which illustrates the mechanics of calling both
1314 the C<PrintID> and C<Display> methods from C.
1315
1316     void
1317     call_Method(ref, method, index)
1318         SV *    ref
1319         char *  method
1320         int             index
1321         CODE:
1322         PUSHMARK(SP);
1323         XPUSHs(ref);
1324         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(index))) ;
1325         PUTBACK;
1326
1327         perl_call_method(method, G_DISCARD) ;
1328
1329     void
1330     call_PrintID(class, method)
1331         char *  class
1332         char *  method
1333         CODE:
1334         PUSHMARK(SP);
1335         XPUSHs(sv_2mortal(newSVpv(class, 0))) ;
1336         PUTBACK;
1337
1338         perl_call_method(method, G_DISCARD) ;
1339
1340
1341 So the methods C<PrintID> and C<Display> can be invoked like this
1342
1343     $a = new Mine ('red', 'green', 'blue') ;
1344     call_Method($a, 'Display', 1) ;
1345     call_PrintID('Mine', 'PrintID') ;
1346
1347 The only thing to note is that in both the static and virtual methods,
1348 the method name is not passed via the stack - it is used as the first
1349 parameter to I<perl_call_method>.
1350
1351 =head2 Using GIMME_V
1352
1353 Here is a trivial XSUB which prints the context in which it is
1354 currently executing.
1355
1356     void
1357     PrintContext()
1358         CODE:
1359         I32 gimme = GIMME_V;
1360         if (gimme == G_VOID)
1361             printf ("Context is Void\n") ;
1362         else if (gimme == G_SCALAR)
1363             printf ("Context is Scalar\n") ;
1364         else
1365             printf ("Context is Array\n") ;
1366
1367 and here is some Perl to test it
1368
1369     PrintContext ;
1370     $a = PrintContext ;
1371     @a = PrintContext ;
1372
1373 The output from that will be
1374
1375     Context is Void
1376     Context is Scalar
1377     Context is Array
1378
1379 =head2 Using Perl to dispose of temporaries
1380
1381 In the examples given to date, any temporaries created in the callback
1382 (i.e., parameters passed on the stack to the I<perl_call_*> function or
1383 values returned via the stack) have been freed by one of these methods
1384
1385 =over 5
1386
1387 =item *
1388
1389 specifying the G_DISCARD flag with I<perl_call_*>.
1390
1391 =item *
1392
1393 explicitly disposed of using the C<ENTER>/C<SAVETMPS> -
1394 C<FREETMPS>/C<LEAVE> pairing.
1395
1396 =back
1397
1398 There is another method which can be used, namely letting Perl do it
1399 for you automatically whenever it regains control after the callback
1400 has terminated.  This is done by simply not using the
1401
1402     ENTER ;
1403     SAVETMPS ;
1404     ...
1405     FREETMPS ;
1406     LEAVE ;
1407
1408 sequence in the callback (and not, of course, specifying the G_DISCARD
1409 flag).
1410
1411 If you are going to use this method you have to be aware of a possible
1412 memory leak which can arise under very specific circumstances.  To
1413 explain these circumstances you need to know a bit about the flow of
1414 control between Perl and the callback routine.
1415
1416 The examples given at the start of the document (an error handler and
1417 an event driven program) are typical of the two main sorts of flow
1418 control that you are likely to encounter with callbacks.  There is a
1419 very important distinction between them, so pay attention.
1420
1421 In the first example, an error handler, the flow of control could be as
1422 follows.  You have created an interface to an external library.
1423 Control can reach the external library like this
1424
1425     perl --> XSUB --> external library
1426
1427 Whilst control is in the library, an error condition occurs. You have
1428 previously set up a Perl callback to handle this situation, so it will
1429 get executed. Once the callback has finished, control will drop back to
1430 Perl again.  Here is what the flow of control will be like in that
1431 situation
1432
1433     perl --> XSUB --> external library
1434                       ...
1435                       error occurs
1436                       ...
1437                       external library --> perl_call --> perl
1438                                                           |
1439     perl <-- XSUB <-- external library <-- perl_call <----+
1440
1441 After processing of the error using I<perl_call_*> is completed,
1442 control reverts back to Perl more or less immediately.
1443
1444 In the diagram, the further right you go the more deeply nested the
1445 scope is.  It is only when control is back with perl on the extreme
1446 left of the diagram that you will have dropped back to the enclosing
1447 scope and any temporaries you have left hanging around will be freed.
1448
1449 In the second example, an event driven program, the flow of control
1450 will be more like this
1451
1452     perl --> XSUB --> event handler
1453                       ...
1454                       event handler --> perl_call --> perl
1455                                                        |
1456                       event handler <-- perl_call <----+
1457                       ...
1458                       event handler --> perl_call --> perl
1459                                                        |
1460                       event handler <-- perl_call <----+
1461                       ...
1462                       event handler --> perl_call --> perl
1463                                                        |
1464                       event handler <-- perl_call <----+
1465
1466 In this case the flow of control can consist of only the repeated
1467 sequence
1468
1469     event handler --> perl_call --> perl
1470
1471 for practically the complete duration of the program.  This means that
1472 control may I<never> drop back to the surrounding scope in Perl at the
1473 extreme left.
1474
1475 So what is the big problem? Well, if you are expecting Perl to tidy up
1476 those temporaries for you, you might be in for a long wait.  For Perl
1477 to dispose of your temporaries, control must drop back to the
1478 enclosing scope at some stage.  In the event driven scenario that may
1479 never happen.  This means that as time goes on, your program will
1480 create more and more temporaries, none of which will ever be freed. As
1481 each of these temporaries consumes some memory your program will
1482 eventually consume all the available memory in your system - kapow!
1483
1484 So here is the bottom line - if you are sure that control will revert
1485 back to the enclosing Perl scope fairly quickly after the end of your
1486 callback, then it isn't absolutely necessary to dispose explicitly of
1487 any temporaries you may have created. Mind you, if you are at all
1488 uncertain about what to do, it doesn't do any harm to tidy up anyway.
1489
1490
1491 =head2 Strategies for storing Callback Context Information
1492
1493
1494 Potentially one of the trickiest problems to overcome when designing a
1495 callback interface can be figuring out how to store the mapping between
1496 the C callback function and the Perl equivalent.
1497
1498 To help understand why this can be a real problem first consider how a
1499 callback is set up in an all C environment.  Typically a C API will
1500 provide a function to register a callback.  This will expect a pointer
1501 to a function as one of its parameters.  Below is a call to a
1502 hypothetical function C<register_fatal> which registers the C function
1503 to get called when a fatal error occurs.
1504
1505     register_fatal(cb1) ;
1506
1507 The single parameter C<cb1> is a pointer to a function, so you must
1508 have defined C<cb1> in your code, say something like this
1509
1510     static void
1511     cb1()
1512     {
1513         printf ("Fatal Error\n") ;
1514         exit(1) ;
1515     }
1516
1517 Now change that to call a Perl subroutine instead
1518
1519     static SV * callback = (SV*)NULL;
1520
1521     static void
1522     cb1()
1523     {
1524         dSP ;
1525
1526         PUSHMARK(SP) ;
1527
1528         /* Call the Perl sub to process the callback */
1529         perl_call_sv(callback, G_DISCARD) ;
1530     }
1531
1532
1533     void
1534     register_fatal(fn)
1535         SV *    fn
1536         CODE:
1537         /* Remember the Perl sub */
1538         if (callback == (SV*)NULL)
1539             callback = newSVsv(fn) ;
1540         else
1541             SvSetSV(callback, fn) ;
1542
1543         /* register the callback with the external library */
1544         register_fatal(cb1) ;
1545
1546 where the Perl equivalent of C<register_fatal> and the callback it
1547 registers, C<pcb1>, might look like this
1548
1549     # Register the sub pcb1
1550     register_fatal(\&pcb1) ;
1551
1552     sub pcb1
1553     {
1554         die "I'm dying...\n" ;
1555     }
1556
1557 The mapping between the C callback and the Perl equivalent is stored in
1558 the global variable C<callback>.
1559
1560 This will be adequate if you ever need to have only one callback
1561 registered at any time. An example could be an error handler like the
1562 code sketched out above. Remember though, repeated calls to
1563 C<register_fatal> will replace the previously registered callback
1564 function with the new one.
1565
1566 Say for example you want to interface to a library which allows asynchronous
1567 file i/o.  In this case you may be able to register a callback whenever
1568 a read operation has completed. To be of any use we want to be able to
1569 call separate Perl subroutines for each file that is opened.  As it
1570 stands, the error handler example above would not be adequate as it
1571 allows only a single callback to be defined at any time. What we
1572 require is a means of storing the mapping between the opened file and
1573 the Perl subroutine we want to be called for that file.
1574
1575 Say the i/o library has a function C<asynch_read> which associates a C
1576 function C<ProcessRead> with a file handle C<fh> - this assumes that it
1577 has also provided some routine to open the file and so obtain the file
1578 handle.
1579
1580     asynch_read(fh, ProcessRead)
1581
1582 This may expect the C I<ProcessRead> function of this form
1583
1584     void
1585     ProcessRead(fh, buffer)
1586     int fh ;
1587     char *      buffer ;
1588     {
1589          ...
1590     }
1591
1592 To provide a Perl interface to this library we need to be able to map
1593 between the C<fh> parameter and the Perl subroutine we want called.  A
1594 hash is a convenient mechanism for storing this mapping.  The code
1595 below shows a possible implementation
1596
1597     static HV * Mapping = (HV*)NULL ;
1598
1599     void
1600     asynch_read(fh, callback)
1601         int     fh
1602         SV *    callback
1603         CODE:
1604         /* If the hash doesn't already exist, create it */
1605         if (Mapping == (HV*)NULL)
1606             Mapping = newHV() ;
1607
1608         /* Save the fh -> callback mapping */
1609         hv_store(Mapping, (char*)&fh, sizeof(fh), newSVsv(callback), 0) ;
1610
1611         /* Register with the C Library */
1612         asynch_read(fh, asynch_read_if) ;
1613
1614 and C<asynch_read_if> could look like this
1615
1616     static void
1617     asynch_read_if(fh, buffer)
1618     int fh ;
1619     char *      buffer ;
1620     {
1621         dSP ;
1622         SV ** sv ;
1623
1624         /* Get the callback associated with fh */
1625         sv =  hv_fetch(Mapping, (char*)&fh , sizeof(fh), FALSE) ;
1626         if (sv == (SV**)NULL)
1627             croak("Internal error...\n") ;
1628
1629         PUSHMARK(SP) ;
1630         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(fh))) ;
1631         XPUSHs(sv_2mortal(newSVpv(buffer, 0))) ;
1632         PUTBACK ;
1633
1634         /* Call the Perl sub */
1635         perl_call_sv(*sv, G_DISCARD) ;
1636     }
1637
1638 For completeness, here is C<asynch_close>.  This shows how to remove
1639 the entry from the hash C<Mapping>.
1640
1641     void
1642     asynch_close(fh)
1643         int     fh
1644         CODE:
1645         /* Remove the entry from the hash */
1646         (void) hv_delete(Mapping, (char*)&fh, sizeof(fh), G_DISCARD) ;
1647
1648         /* Now call the real asynch_close */
1649         asynch_close(fh) ;
1650
1651 So the Perl interface would look like this
1652
1653     sub callback1
1654     {
1655         my($handle, $buffer) = @_ ;
1656     }
1657
1658     # Register the Perl callback
1659     asynch_read($fh, \&callback1) ;
1660
1661     asynch_close($fh) ;
1662
1663 The mapping between the C callback and Perl is stored in the global
1664 hash C<Mapping> this time. Using a hash has the distinct advantage that
1665 it allows an unlimited number of callbacks to be registered.
1666
1667 What if the interface provided by the C callback doesn't contain a
1668 parameter which allows the file handle to Perl subroutine mapping?  Say
1669 in the asynchronous i/o package, the callback function gets passed only
1670 the C<buffer> parameter like this
1671
1672     void
1673     ProcessRead(buffer)
1674     char *      buffer ;
1675     {
1676         ...
1677     }
1678
1679 Without the file handle there is no straightforward way to map from the
1680 C callback to the Perl subroutine.
1681
1682 In this case a possible way around this problem is to predefine a
1683 series of C functions to act as the interface to Perl, thus
1684
1685     #define MAX_CB              3
1686     #define NULL_HANDLE -1
1687     typedef void (*FnMap)() ;
1688
1689     struct MapStruct {
1690         FnMap    Function ;
1691         SV *     PerlSub ;
1692         int      Handle ;
1693       } ;
1694
1695     static void  fn1() ;
1696     static void  fn2() ;
1697     static void  fn3() ;
1698
1699     static struct MapStruct Map [MAX_CB] =
1700         {
1701             { fn1, NULL, NULL_HANDLE },
1702             { fn2, NULL, NULL_HANDLE },
1703             { fn3, NULL, NULL_HANDLE }
1704         } ;
1705
1706     static void
1707     Pcb(index, buffer)
1708     int index ;
1709     char * buffer ;
1710     {
1711         dSP ;
1712
1713         PUSHMARK(SP) ;
1714         XPUSHs(sv_2mortal(newSVpv(buffer, 0))) ;
1715         PUTBACK ;
1716
1717         /* Call the Perl sub */
1718         perl_call_sv(Map[index].PerlSub, G_DISCARD) ;
1719     }
1720
1721     static void
1722     fn1(buffer)
1723     char * buffer ;
1724     {
1725         Pcb(0, buffer) ;
1726     }
1727
1728     static void
1729     fn2(buffer)
1730     char * buffer ;
1731     {
1732         Pcb(1, buffer) ;
1733     }
1734
1735     static void
1736     fn3(buffer)
1737     char * buffer ;
1738     {
1739         Pcb(2, buffer) ;
1740     }
1741
1742     void
1743     array_asynch_read(fh, callback)
1744         int             fh
1745         SV *    callback
1746         CODE:
1747         int index ;
1748         int null_index = MAX_CB ;
1749
1750         /* Find the same handle or an empty entry */
1751         for (index = 0 ; index < MAX_CB ; ++index)
1752         {
1753             if (Map[index].Handle == fh)
1754                 break ;
1755
1756             if (Map[index].Handle == NULL_HANDLE)
1757                 null_index = index ;
1758         }
1759
1760         if (index == MAX_CB && null_index == MAX_CB)
1761             croak ("Too many callback functions registered\n") ;
1762
1763         if (index == MAX_CB)
1764             index = null_index ;
1765
1766         /* Save the file handle */
1767         Map[index].Handle = fh ;
1768
1769         /* Remember the Perl sub */
1770         if (Map[index].PerlSub == (SV*)NULL)
1771             Map[index].PerlSub = newSVsv(callback) ;
1772         else
1773             SvSetSV(Map[index].PerlSub, callback) ;
1774
1775         asynch_read(fh, Map[index].Function) ;
1776
1777     void
1778     array_asynch_close(fh)
1779         int     fh
1780         CODE:
1781         int index ;
1782
1783         /* Find the file handle */
1784         for (index = 0; index < MAX_CB ; ++ index)
1785             if (Map[index].Handle == fh)
1786                 break ;
1787
1788         if (index == MAX_CB)
1789             croak ("could not close fh %d\n", fh) ;
1790
1791         Map[index].Handle = NULL_HANDLE ;
1792         SvREFCNT_dec(Map[index].PerlSub) ;
1793         Map[index].PerlSub = (SV*)NULL ;
1794
1795         asynch_close(fh) ;
1796
1797 In this case the functions C<fn1>, C<fn2>, and C<fn3> are used to
1798 remember the Perl subroutine to be called. Each of the functions holds
1799 a separate hard-wired index which is used in the function C<Pcb> to
1800 access the C<Map> array and actually call the Perl subroutine.
1801
1802 There are some obvious disadvantages with this technique.
1803
1804 Firstly, the code is considerably more complex than with the previous
1805 example.
1806
1807 Secondly, there is a hard-wired limit (in this case 3) to the number of
1808 callbacks that can exist simultaneously. The only way to increase the
1809 limit is by modifying the code to add more functions and then
1810 recompiling.  None the less, as long as the number of functions is
1811 chosen with some care, it is still a workable solution and in some
1812 cases is the only one available.
1813
1814 To summarize, here are a number of possible methods for you to consider
1815 for storing the mapping between C and the Perl callback
1816
1817 =over 5
1818
1819 =item 1. Ignore the problem - Allow only 1 callback
1820
1821 For a lot of situations, like interfacing to an error handler, this may
1822 be a perfectly adequate solution.
1823
1824 =item 2. Create a sequence of callbacks - hard wired limit
1825
1826 If it is impossible to tell from the parameters passed back from the C
1827 callback what the context is, then you may need to create a sequence of C
1828 callback interface functions, and store pointers to each in an array.
1829
1830 =item 3. Use a parameter to map to the Perl callback
1831
1832 A hash is an ideal mechanism to store the mapping between C and Perl.
1833
1834 =back
1835
1836
1837 =head2 Alternate Stack Manipulation
1838
1839
1840 Although I have made use of only the C<POP*> macros to access values
1841 returned from Perl subroutines, it is also possible to bypass these
1842 macros and read the stack using the C<ST> macro (See L<perlxs> for a
1843 full description of the C<ST> macro).
1844
1845 Most of the time the C<POP*> macros should be adequate, the main
1846 problem with them is that they force you to process the returned values
1847 in sequence. This may not be the most suitable way to process the
1848 values in some cases. What we want is to be able to access the stack in
1849 a random order. The C<ST> macro as used when coding an XSUB is ideal
1850 for this purpose.
1851
1852 The code below is the example given in the section I<Returning a list
1853 of values> recoded to use C<ST> instead of C<POP*>.
1854
1855     static void
1856     call_AddSubtract2(a, b)
1857     int a ;
1858     int b ;
1859     {
1860         dSP ;
1861         I32 ax ;
1862         int count ;
1863
1864         ENTER ;
1865         SAVETMPS;
1866
1867         PUSHMARK(SP) ;
1868         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(a)));
1869         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
1870         PUTBACK ;
1871
1872         count = perl_call_pv("AddSubtract", G_ARRAY);
1873
1874         SPAGAIN ;
1875         SP -= count ;
1876         ax = (SP - stack_base) + 1 ;
1877
1878         if (count != 2)
1879             croak("Big trouble\n") ;
1880
1881         printf ("%d + %d = %d\n", a, b, SvIV(ST(0))) ;
1882         printf ("%d - %d = %d\n", a, b, SvIV(ST(1))) ;
1883
1884         PUTBACK ;
1885         FREETMPS ;
1886         LEAVE ;
1887     }
1888
1889 Notes
1890
1891 =over 5
1892
1893 =item 1.
1894
1895 Notice that it was necessary to define the variable C<ax>.  This is
1896 because the C<ST> macro expects it to exist.  If we were in an XSUB it
1897 would not be necessary to define C<ax> as it is already defined for
1898 you.
1899
1900 =item 2.
1901
1902 The code
1903
1904         SPAGAIN ;
1905         SP -= count ;
1906         ax = (SP - stack_base) + 1 ;
1907
1908 sets the stack up so that we can use the C<ST> macro.
1909
1910 =item 3.
1911
1912 Unlike the original coding of this example, the returned
1913 values are not accessed in reverse order.  So C<ST(0)> refers to the
1914 first value returned by the Perl subroutine and C<ST(count-1)>
1915 refers to the last.
1916
1917 =back
1918
1919 =head2 Creating and calling an anonymous subroutine in C
1920
1921 As we've already shown, L<perl_call_sv> can be used to invoke an
1922 anonymous subroutine.  However, our example showed how Perl script
1923 invoking an XSUB to preform this operation.  Let's see how it can be
1924 done inside our C code:
1925
1926  ...
1927
1928  SV *cvrv = perl_eval_pv("sub { print 'You will not find me cluttering any namespace!' }", TRUE);
1929
1930  ...
1931
1932  perl_call_sv(cvrv, G_VOID|G_NOARGS);
1933
1934 L<perlguts/perl_eval_pv> is used to compile the anonymous subroutine, which
1935 will be the return value as well.  Once this code reference is in hand, it
1936 can be mixed in with all the previous examples we've shown.
1937
1938 =head1 SEE ALSO
1939
1940 L<perlxs>, L<perlguts>, L<perlembed>
1941
1942 =head1 AUTHOR
1943
1944 Paul Marquess <F<pmarquess@bfsec.bt.co.uk>>
1945
1946 Special thanks to the following people who assisted in the creation of
1947 the document.
1948
1949 Jeff Okamoto, Tim Bunce, Nick Gianniotis, Steve Kelem, Gurusamy Sarathy
1950 and Larry Wall.
1951
1952 =head1 DATE
1953
1954 Version 1.3, 14th Apr 1997