d072f00967d13e4b190a22768cf8b7134341c7c4
[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 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 call_sv(SV* sv, I32 flags) ;
57     I32 call_pv(char *subname, I32 flags) ;
58     I32 call_method(char *methname, I32 flags) ;
59     I32 call_argv(char *subname, I32 flags, register char **argv) ;
60
61 The key function is I<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<call_sv>
64 to invoke the Perl subroutine.
65
66 All the I<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 call_sv
76
77 I<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 call_sv>, shows how you can make
81 use of I<call_sv>.
82
83 =item call_pv
84
85 The function, I<call_pv>, is similar to I<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<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 call_method
92
93 The function I<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 call_method> for an example
100 of using I<call_method>.
101
102 =item call_argv
103
104 I<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 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<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<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<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<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<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 a
205 list 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<call_*> function.
212
213 =back
214
215 The value returned by the I<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<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<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<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
266     sub joe {
267       &fred;
268     }
269
270     &joe(1,2,3);
271
272 This will print
273
274     1 2 3
275
276 What has happened is that C<fred> accesses the C<@_> array which
277 belongs to C<joe>.
278
279
280 =head2 G_EVAL
281
282 It is possible for the Perl subroutine you are calling to terminate
283 abnormally, e.g., by calling I<die> explicitly or by not actually
284 existing.  By default, when either of these events occurs, the
285 process will terminate immediately.  If you want to trap this
286 type of event, specify the G_EVAL flag.  It will put an I<eval { }>
287 around the subroutine call.
288
289 Whenever control returns from the I<call_*> function you need to
290 check the C<$@> variable as you would in a normal Perl script.
291
292 The value returned from the I<call_*> function is dependent on
293 what other flags have been specified and whether an error has
294 occurred.  Here are all the different cases that can occur:
295
296 =over 5
297
298 =item *
299
300 If the I<call_*> function returns normally, then the value
301 returned is as specified in the previous sections.
302
303 =item *
304
305 If G_DISCARD is specified, the return value will always be 0.
306
307 =item *
308
309 If G_ARRAY is specified I<and> an error has occurred, the return value
310 will always be 0.
311
312 =item *
313
314 If G_SCALAR is specified I<and> an error has occurred, the return value
315 will be 1 and the value on the top of the stack will be I<undef>. This
316 means that if you have already detected the error by checking C<$@> and
317 you want the program to continue, you must remember to pop the I<undef>
318 from the stack.
319
320 =back
321
322 See I<Using G_EVAL> for details on using G_EVAL.
323
324 =head2 G_KEEPERR
325
326 You may have noticed that using the G_EVAL flag described above will
327 B<always> clear the C<$@> variable and set it to a string describing
328 the error iff there was an error in the called code.  This unqualified
329 resetting of C<$@> can be problematic in the reliable identification of
330 errors using the C<eval {}> mechanism, because the possibility exists
331 that perl will call other code (end of block processing code, for
332 example) between the time the error causes C<$@> to be set within
333 C<eval {}>, and the subsequent statement which checks for the value of
334 C<$@> gets executed in the user's script.
335
336 This scenario will mostly be applicable to code that is meant to be
337 called from within destructors, asynchronous callbacks, signal
338 handlers, C<__DIE__> or C<__WARN__> hooks, and C<tie> functions.  In
339 such situations, you will not want to clear C<$@> at all, but simply to
340 append any new errors to any existing value of C<$@>.
341
342 The G_KEEPERR flag is meant to be used in conjunction with G_EVAL in
343 I<call_*> functions that are used to implement such code.  This flag
344 has no effect when G_EVAL is not used.
345
346 When G_KEEPERR is used, any errors in the called code will be prefixed
347 with the string "\t(in cleanup)", and appended to the current value
348 of C<$@>.
349
350 The G_KEEPERR flag was introduced in Perl version 5.002.
351
352 See I<Using G_KEEPERR> for an example of a situation that warrants the
353 use of this flag.
354
355 =head2 Determining the Context
356
357 As mentioned above, you can determine the context of the currently
358 executing subroutine in Perl with I<wantarray>.  The equivalent test
359 can be made in C by using the C<GIMME_V> macro, which returns
360 C<G_ARRAY> if you have been called in a list context, C<G_SCALAR> if
361 in a scalar context, or C<G_VOID> if in a void context (i.e. the
362 return value will not be used).  An older version of this macro is
363 called C<GIMME>; in a void context it returns C<G_SCALAR> instead of
364 C<G_VOID>.  An example of using the C<GIMME_V> macro is shown in
365 section I<Using GIMME_V>.
366
367 =head1 KNOWN PROBLEMS
368
369 This section outlines all known problems that exist in the
370 I<call_*> functions.
371
372 =over 5
373
374 =item 1.
375
376 If you are intending to make use of both the G_EVAL and G_SCALAR flags
377 in your code, use a version of Perl greater than 5.000.  There is a bug
378 in version 5.000 of Perl which means that the combination of these two
379 flags will not work as described in the section I<FLAG VALUES>.
380
381 Specifically, if the two flags are used when calling a subroutine and
382 that subroutine does not call I<die>, the value returned by
383 I<call_*> will be wrong.
384
385
386 =item 2.
387
388 In Perl 5.000 and 5.001 there is a problem with using I<call_*> if
389 the Perl sub you are calling attempts to trap a I<die>.
390
391 The symptom of this problem is that the called Perl sub will continue
392 to completion, but whenever it attempts to pass control back to the
393 XSUB, the program will immediately terminate.
394
395 For example, say you want to call this Perl sub
396
397     sub fred {
398       eval { die "Fatal Error" }
399       print "Trapped error: $@\n" if $@;
400     }
401
402 via this XSUB
403
404     void
405     Call_fred()
406         CODE:
407         PUSHMARK(SP) ;
408         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<call_*> as shown below
420
421     void
422     Call_fred()
423         CODE:
424         PUSHMARK(SP) ;
425         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<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<call_pv> and
445 I<call_sv>, you should always try to use I<call_sv>.  See
446 I<Using 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       print "UID is $<\n";
455     }
456
457 and here is a C function to call it
458
459     static void
460     call_PrintUID()
461     {
462         dSP ;
463
464         PUSHMARK(SP) ;
465         call_pv("PrintUID", G_DISCARD|G_NOARGS) ;
466     }
467
468 Simple, eh.
469
470 A few points to note about this example.
471
472 =over 5
473
474 =item 1.
475
476 Ignore C<dSP> and C<PUSHMARK(SP)> for now. They will be discussed in
477 the next example.
478
479 =item 2.
480
481 We aren't passing any parameters to I<PrintUID> so G_NOARGS can be
482 specified.
483
484 =item 3.
485
486 We aren't interested in anything returned from I<PrintUID>, so
487 G_DISCARD is specified. Even if I<PrintUID> was changed to
488 return some value(s), having specified G_DISCARD will mean that they
489 will be wiped by the time control returns from I<call_pv>.
490
491 =item 4.
492
493 As I<call_pv> is being used, the Perl subroutine is specified as a
494 C string. In this case the subroutine name has been 'hard-wired' into the
495 code.
496
497 =item 5.
498
499 Because we specified G_DISCARD, it is not necessary to check the value
500 returned from I<call_pv>. It will always be 0.
501
502 =back
503
504 =head2 Passing Parameters
505
506 Now let's make a slightly more complex example. This time we want to
507 call a Perl subroutine, C<LeftString>, which will take 2 parameters--a
508 string ($s) and an integer ($n).  The subroutine will simply
509 print the first $n characters of the string.
510
511 So the Perl subroutine would look like this
512
513     sub LeftString {
514       my($s, $n) = @_ ;
515       print substr($s, 0, $n), "\n";
516     }
517
518 The C function required to call I<LeftString> would look like this.
519
520     static void
521     call_LeftString(a, b)
522     char * a ;
523     int b ;
524     {
525         dSP ;
526
527         ENTER ;
528         SAVETMPS ;
529
530         PUSHMARK(SP) ;
531         XPUSHs(sv_2mortal(newSVpv(a, 0)));
532         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
533         PUTBACK ;
534
535         call_pv("LeftString", G_DISCARD);
536
537         FREETMPS ;
538         LEAVE ;
539     }
540
541 Here are a few notes on the C function I<call_LeftString>.
542
543 =over 5
544
545 =item 1.
546
547 Parameters are passed to the Perl subroutine using the Perl stack.
548 This is the purpose of the code beginning with the line C<dSP> and
549 ending with the line C<PUTBACK>.  The C<dSP> declares a local copy
550 of the stack pointer.  This local copy should B<always> be accessed
551 as C<SP>.
552
553 =item 2.
554
555 If you are going to put something onto the Perl stack, you need to know
556 where to put it. This is the purpose of the macro C<dSP>--it declares
557 and initializes a I<local> copy of the Perl stack pointer.
558
559 All the other macros which will be used in this example require you to
560 have used this macro.
561
562 The exception to this rule is if you are calling a Perl subroutine
563 directly from an XSUB function. In this case it is not necessary to
564 use the C<dSP> macro explicitly--it will be declared for you
565 automatically.
566
567 =item 3.
568
569 Any parameters to be pushed onto the stack should be bracketed by the
570 C<PUSHMARK> and C<PUTBACK> macros.  The purpose of these two macros, in
571 this context, is to count the number of parameters you are
572 pushing automatically.  Then whenever Perl is creating the C<@_> array for the
573 subroutine, it knows how big to make it.
574
575 The C<PUSHMARK> macro tells Perl to make a mental note of the current
576 stack pointer. Even if you aren't passing any parameters (like the
577 example shown in the section I<No Parameters, Nothing returned>) you
578 must still call the C<PUSHMARK> macro before you can call any of the
579 I<call_*> functions--Perl still needs to know that there are no
580 parameters.
581
582 The C<PUTBACK> macro sets the global copy of the stack pointer to be
583 the same as our local copy. If we didn't do this I<call_pv>
584 wouldn't know where the two parameters we pushed were--remember that
585 up to now all the stack pointer manipulation we have done is with our
586 local copy, I<not> the global copy.
587
588 =item 4.
589
590 Next, we come to XPUSHs. This is where the parameters actually get
591 pushed onto the stack. In this case we are pushing a string and an
592 integer.
593
594 See L<perlguts/"XSUBs and the Argument Stack"> for details
595 on how the XPUSH macros work.
596
597 =item 5.
598
599 Because we created temporary values (by means of sv_2mortal() calls)
600 we will have to tidy up the Perl stack and dispose of mortal SVs.
601
602 This is the purpose of
603
604     ENTER ;
605     SAVETMPS ;
606
607 at the start of the function, and
608
609     FREETMPS ;
610     LEAVE ;
611
612 at the end. The C<ENTER>/C<SAVETMPS> pair creates a boundary for any
613 temporaries we create.  This means that the temporaries we get rid of
614 will be limited to those which were created after these calls.
615
616 The C<FREETMPS>/C<LEAVE> pair will get rid of any values returned by
617 the Perl subroutine (see next example), plus it will also dump the
618 mortal SVs we have created.  Having C<ENTER>/C<SAVETMPS> at the
619 beginning of the code makes sure that no other mortals are destroyed.
620
621 Think of these macros as working a bit like using C<{> and C<}> in Perl
622 to limit the scope of local variables.
623
624 See the section I<Using Perl to dispose of temporaries> for details of
625 an alternative to using these macros.
626
627 =item 6.
628
629 Finally, I<LeftString> can now be called via the I<call_pv> function.
630 The only flag specified this time is G_DISCARD. Because we are passing
631 2 parameters to the Perl subroutine this time, we have not specified
632 G_NOARGS.
633
634 =back
635
636 =head2 Returning a Scalar
637
638 Now for an example of dealing with the items returned from a Perl
639 subroutine.
640
641 Here is a Perl subroutine, I<Adder>, that takes 2 integer parameters
642 and simply returns their sum.
643
644     sub Adder {
645         my($a, $b) = @_;
646         $a + $b;
647     }
648
649 Because we are now concerned with the return value from I<Adder>, the C
650 function required to call it is now a bit more complex.
651
652     static void
653     call_Adder(a, b)
654     int a ;
655     int b ;
656     {
657         dSP ;
658         int count ;
659
660         ENTER ;
661         SAVETMPS;
662
663         PUSHMARK(SP) ;
664         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(a)));
665         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
666         PUTBACK ;
667
668         count = call_pv("Adder", G_SCALAR);
669
670         SPAGAIN ;
671
672         if (count != 1)
673             croak("Big trouble\n") ;
674
675         printf ("The sum of %d and %d is %d\n", a, b, POPi) ;
676
677         PUTBACK ;
678         FREETMPS ;
679         LEAVE ;
680     }
681
682 Points to note this time are
683
684 =over 5
685
686 =item 1.
687
688 The only flag specified this time was G_SCALAR. That means the C<@_>
689 array will be created and that the value returned by I<Adder> will
690 still exist after the call to I<call_pv>.
691
692 =item 2.
693
694 The purpose of the macro C<SPAGAIN> is to refresh the local copy of the
695 stack pointer. This is necessary because it is possible that the memory
696 allocated to the Perl stack has been reallocated whilst in the
697 I<call_pv> call.
698
699 If you are making use of the Perl stack pointer in your code you must
700 always refresh the local copy using SPAGAIN whenever you make use
701 of the I<call_*> functions or any other Perl internal function.
702
703 =item 3.
704
705 Although only a single value was expected to be returned from I<Adder>,
706 it is still good practice to check the return code from I<call_pv>
707 anyway.
708
709 Expecting a single value is not quite the same as knowing that there
710 will be one. If someone modified I<Adder> to return a list and we
711 didn't check for that possibility and take appropriate action the Perl
712 stack would end up in an inconsistent state. That is something you
713 I<really> don't want to happen ever.
714
715 =item 4.
716
717 The C<POPi> macro is used here to pop the return value from the stack.
718 In this case we wanted an integer, so C<POPi> was used.
719
720
721 Here is the complete list of POP macros available, along with the types
722 they return.
723
724     POPs        SV
725     POPp        pointer
726     POPn        double
727     POPi        integer
728     POPl        long
729
730 =item 5.
731
732 The final C<PUTBACK> is used to leave the Perl stack in a consistent
733 state before exiting the function.  This is necessary because when we
734 popped the return value from the stack with C<POPi> it updated only our
735 local copy of the stack pointer.  Remember, C<PUTBACK> sets the global
736 stack pointer to be the same as our local copy.
737
738 =back
739
740
741 =head2 Returning a list of values
742
743 Now, let's extend the previous example to return both the sum of the
744 parameters and the difference.
745
746 Here is the Perl subroutine
747
748     sub AddSubtract {
749       my($a, $b) = @_;
750       ($a+$b, $a-$b);
751     }
752
753 and this is the C function
754
755     static void
756     call_AddSubtract(a, b)
757     int a ;
758     int b ;
759     {
760         dSP ;
761         int count ;
762
763         ENTER ;
764         SAVETMPS;
765
766         PUSHMARK(SP) ;
767         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(a)));
768         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
769         PUTBACK ;
770
771         count = call_pv("AddSubtract", G_ARRAY);
772
773         SPAGAIN ;
774
775         if (count != 2)
776             croak("Big trouble\n") ;
777
778         printf ("%d - %d = %d\n", a, b, POPi) ;
779         printf ("%d + %d = %d\n", a, b, POPi) ;
780
781         PUTBACK ;
782         FREETMPS ;
783         LEAVE ;
784     }
785
786 If I<call_AddSubtract> is called like this
787
788     call_AddSubtract(7, 4) ;
789
790 then here is the output
791
792     7 - 4 = 3
793     7 + 4 = 11
794
795 Notes
796
797 =over 5
798
799 =item 1.
800
801 We wanted list context, so G_ARRAY was used.
802
803 =item 2.
804
805 Not surprisingly C<POPi> is used twice this time because we were
806 retrieving 2 values from the stack. The important thing to note is that
807 when using the C<POP*> macros they come off the stack in I<reverse>
808 order.
809
810 =back
811
812 =head2 Returning a list in a scalar context
813
814 Say the Perl subroutine in the previous section was called in a scalar
815 context, like this
816
817     static void
818     call_AddSubScalar(a, b)
819     int a ;
820     int b ;
821     {
822         dSP ;
823         int count ;
824         int i ;
825
826         ENTER ;
827         SAVETMPS;
828
829         PUSHMARK(SP) ;
830         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(a)));
831         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
832         PUTBACK ;
833
834         count = call_pv("AddSubtract", G_SCALAR);
835
836         SPAGAIN ;
837
838         printf ("Items Returned = %d\n", count) ;
839
840         for (i = 1 ; i <= count ; ++i)
841             printf ("Value %d = %d\n", i, POPi) ;
842
843         PUTBACK ;
844         FREETMPS ;
845         LEAVE ;
846     }
847
848 The other modification made is that I<call_AddSubScalar> will print the
849 number of items returned from the Perl subroutine and their value (for
850 simplicity it assumes that they are integer).  So if
851 I<call_AddSubScalar> is called
852
853     call_AddSubScalar(7, 4) ;
854
855 then the output will be
856
857     Items Returned = 1
858     Value 1 = 3
859
860 In this case the main point to note is that only the last item in the
861 list is returned from the subroutine, I<AddSubtract> actually made it back to
862 I<call_AddSubScalar>.
863
864
865 =head2 Returning Data from Perl via the parameter list
866
867 It is also possible to return values directly via the parameter list -
868 whether it is actually desirable to do it is another matter entirely.
869
870 The Perl subroutine, I<Inc>, below takes 2 parameters and increments
871 each directly.
872
873     sub Inc {
874       ++$_[0];
875       ++$_[1];
876     }
877
878 and here is a C function to call it.
879
880     static void
881     call_Inc(a, b)
882     int a ;
883     int b ;
884     {
885         dSP ;
886         int count ;
887         SV * sva ;
888         SV * svb ;
889
890         ENTER ;
891         SAVETMPS;
892
893         sva = sv_2mortal(newSViv(a)) ;
894         svb = sv_2mortal(newSViv(b)) ;
895
896         PUSHMARK(SP) ;
897         XPUSHs(sva);
898         XPUSHs(svb);
899         PUTBACK ;
900
901         count = call_pv("Inc", G_DISCARD);
902
903         if (count != 0)
904             croak ("call_Inc: expected 0 values from 'Inc', got %d\n",
905                    count) ;
906
907         printf ("%d + 1 = %d\n", a, SvIV(sva)) ;
908         printf ("%d + 1 = %d\n", b, SvIV(svb)) ;
909
910         FREETMPS ;
911         LEAVE ;
912     }
913
914 To be able to access the two parameters that were pushed onto the stack
915 after they return from I<call_pv> it is necessary to make a note
916 of their addresses--thus the two variables C<sva> and C<svb>.
917
918 The reason this is necessary is that the area of the Perl stack which
919 held them will very likely have been overwritten by something else by
920 the time control returns from I<call_pv>.
921
922
923
924
925 =head2 Using G_EVAL
926
927 Now an example using G_EVAL. Below is a Perl subroutine which computes
928 the difference of its 2 parameters. If this would result in a negative
929 result, the subroutine calls I<die>.
930
931     sub Subtract {
932       my ($a, $b) = @_;
933
934       die "death can be fatal\n" if $a < $b;
935
936       $a - $b;
937     }
938
939 and some C to call it
940
941     static void
942     call_Subtract(a, b)
943     int a ;
944     int b ;
945     {
946         dSP ;
947         int count ;
948
949         ENTER ;
950         SAVETMPS;
951
952         PUSHMARK(SP) ;
953         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(a)));
954         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
955         PUTBACK ;
956
957         count = call_pv("Subtract", G_EVAL|G_SCALAR);
958
959         SPAGAIN ;
960
961         /* Check the eval first */
962         if (SvTRUE(ERRSV))
963         {
964             STRLEN n_a;
965             printf ("Uh oh - %s\n", SvPV(ERRSV, n_a)) ;
966             POPs ;
967         }
968         else
969         {
970             if (count != 1)
971                croak("call_Subtract: wanted 1 value from 'Subtract', got %d\n",
972                         count) ;
973
974             printf ("%d - %d = %d\n", a, b, POPi) ;
975         }
976
977         PUTBACK ;
978         FREETMPS ;
979         LEAVE ;
980     }
981
982 If I<call_Subtract> is called thus
983
984     call_Subtract(4, 5)
985
986 the following will be printed
987
988     Uh oh - death can be fatal
989
990 Notes
991
992 =over 5
993
994 =item 1.
995
996 We want to be able to catch the I<die> so we have used the G_EVAL
997 flag.  Not specifying this flag would mean that the program would
998 terminate immediately at the I<die> statement in the subroutine
999 I<Subtract>.
1000
1001 =item 2.
1002
1003 The code
1004
1005     if (SvTRUE(ERRSV))
1006     {
1007         STRLEN n_a;
1008         printf ("Uh oh - %s\n", SvPV(ERRSV, n_a)) ;
1009         POPs ;
1010     }
1011
1012 is the direct equivalent of this bit of Perl
1013
1014     print "Uh oh - $@\n" if $@ ;
1015
1016 C<PL_errgv> is a perl global of type C<GV *> that points to the
1017 symbol table entry containing the error.  C<ERRSV> therefore
1018 refers to the C equivalent of C<$@>.
1019
1020 =item 3.
1021
1022 Note that the stack is popped using C<POPs> in the block where
1023 C<SvTRUE(ERRSV)> is true.  This is necessary because whenever a
1024 I<call_*> function invoked with G_EVAL|G_SCALAR returns an error,
1025 the top of the stack holds the value I<undef>. Because we want the
1026 program to continue after detecting this error, it is essential that
1027 the stack is tidied up by removing the I<undef>.
1028
1029 =back
1030
1031
1032 =head2 Using G_KEEPERR
1033
1034 Consider this rather facetious example, where we have used an XS
1035 version of the call_Subtract example above inside a destructor:
1036
1037     package Foo;
1038
1039     sub new { bless {}, shift }
1040
1041     sub Subtract {
1042       my($a,$b) = @_;
1043       die "death can be fatal" if $a < $b;
1044       $a - $b;
1045     }
1046
1047     sub DESTROY { call_Subtract(5, 4) }
1048     sub foo     { die "foo dies"      }
1049
1050
1051     package main;
1052
1053     eval { Foo->new->foo };
1054     print "Saw: $@" if $@;             # should be, but isn't
1055
1056 This example will fail to recognize that an error occurred inside the
1057 C<eval {}>.  Here's why: the call_Subtract code got executed while perl
1058 was cleaning up temporaries when exiting the eval block, and because
1059 call_Subtract is implemented with I<call_pv> using the G_EVAL
1060 flag, it promptly reset C<$@>.  This results in the failure of the
1061 outermost test for C<$@>, and thereby the failure of the error trap.
1062
1063 Appending the G_KEEPERR flag, so that the I<call_pv> call in
1064 call_Subtract reads:
1065
1066         count = call_pv("Subtract", G_EVAL|G_SCALAR|G_KEEPERR);
1067
1068 will preserve the error and restore reliable error handling.
1069
1070 =head2 Using call_sv
1071
1072 In all the previous examples I have 'hard-wired' the name of the Perl
1073 subroutine to be called from C.  Most of the time though, it is more
1074 convenient to be able to specify the name of the Perl subroutine from
1075 within the Perl script.
1076
1077 Consider the Perl code below
1078
1079     sub fred {
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         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<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<call_sv> instead of I<call_pv>.
1102
1103     void
1104     CallSubSV(name)
1105         SV *    name
1106         CODE:
1107         PUSHMARK(SP) ;
1108         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
1115     my $ref = \&fred;
1116     CallSubSV($ref);
1117     CallSubSV( sub { print "Hello there\n" } );
1118
1119 As you can see, I<call_sv> gives you much greater flexibility in
1120 how you can specify the Perl subroutine.
1121
1122 You should note that if it is necessary to store the SV (C<name> in the
1123 example above) which corresponds to the Perl subroutine so that it can
1124 be used later in the program, it not enough just to store a copy of the
1125 pointer to the SV. Say the code above had been like this
1126
1127     static SV * rememberSub ;
1128
1129     void
1130     SaveSub1(name)
1131         SV *    name
1132         CODE:
1133         rememberSub = name ;
1134
1135     void
1136     CallSavedSub1()
1137         CODE:
1138         PUSHMARK(SP) ;
1139         call_sv(rememberSub, G_DISCARD|G_NOARGS) ;
1140
1141 The reason this is wrong is that by the time you come to use the
1142 pointer C<rememberSub> in C<CallSavedSub1>, it may or may not still refer
1143 to the Perl subroutine that was recorded in C<SaveSub1>.  This is
1144 particularly true for these cases
1145
1146     SaveSub1(\&fred);
1147     CallSavedSub1();
1148
1149     SaveSub1( sub { print "Hello there\n" } );
1150     CallSavedSub1();
1151
1152 By the time each of the C<SaveSub1> statements above have been executed,
1153 the SV*s which corresponded to the parameters will no longer exist.
1154 Expect an error message from Perl of the form
1155
1156     Can't use an undefined value as a subroutine reference at ...
1157
1158 for each of the C<CallSavedSub1> lines.
1159
1160 Similarly, with this code
1161
1162     my $ref = \&fred;
1163     SaveSub1($ref);
1164
1165     $ref = 47;
1166     CallSavedSub1();
1167
1168 you can expect one of these messages (which you actually get is dependent on
1169 the version of Perl you are using)
1170
1171     Not a CODE reference at ...
1172     Undefined subroutine &main::47 called ...
1173
1174 The variable $ref may have referred to the subroutine C<fred>
1175 whenever the call to C<SaveSub1> was made but by the time
1176 C<CallSavedSub1> gets called it now holds the number C<47>. Because we
1177 saved only a pointer to the original SV in C<SaveSub1>, any changes to
1178 $ref will be tracked by the pointer C<rememberSub>. This means that
1179 whenever C<CallSavedSub1> gets called, it will attempt to execute the
1180 code which is referenced by the SV* C<rememberSub>.  In this case
1181 though, it now refers to the integer C<47>, so expect Perl to complain
1182 loudly.
1183
1184 A similar but more subtle problem is illustrated with this code
1185
1186     my $ref = \&fred;
1187     SaveSub1($ref);
1188
1189     $ref = \&joe;
1190     CallSavedSub1();
1191
1192 This time whenever C<CallSavedSub1> get called it will execute the Perl
1193 subroutine C<joe> (assuming it exists) rather than C<fred> as was
1194 originally requested in the call to C<SaveSub1>.
1195
1196 To get around these problems it is necessary to take a full copy of the
1197 SV.  The code below shows C<SaveSub2> modified to do that
1198
1199     static SV * keepSub = (SV*)NULL ;
1200
1201     void
1202     SaveSub2(name)
1203         SV *    name
1204         CODE:
1205         /* Take a copy of the callback */
1206         if (keepSub == (SV*)NULL)
1207             /* First time, so create a new SV */
1208             keepSub = newSVsv(name) ;
1209         else
1210             /* Been here before, so overwrite */
1211             SvSetSV(keepSub, name) ;
1212
1213     void
1214     CallSavedSub2()
1215         CODE:
1216         PUSHMARK(SP) ;
1217         call_sv(keepSub, G_DISCARD|G_NOARGS) ;
1218
1219 To avoid creating a new SV every time C<SaveSub2> is called,
1220 the function first checks to see if it has been called before.  If not,
1221 then space for a new SV is allocated and the reference to the Perl
1222 subroutine, C<name> is copied to the variable C<keepSub> in one
1223 operation using C<newSVsv>.  Thereafter, whenever C<SaveSub2> is called
1224 the existing SV, C<keepSub>, is overwritten with the new value using
1225 C<SvSetSV>.
1226
1227 =head2 Using call_argv
1228
1229 Here is a Perl subroutine which prints whatever parameters are passed
1230 to it.
1231
1232     sub PrintList {
1233         my @list = @_;
1234
1235         foreach (@list) {
1236           print "$_\n";
1237         }
1238     }
1239
1240 and here is an example of I<call_argv> which will call
1241 I<PrintList>.
1242
1243     static char * words[] = {"alpha", "beta", "gamma", "delta", NULL} ;
1244
1245     static void
1246     call_PrintList()
1247     {
1248         dSP ;
1249
1250         call_argv("PrintList", G_DISCARD, words) ;
1251     }
1252
1253 Note that it is not necessary to call C<PUSHMARK> in this instance.
1254 This is because I<call_argv> will do it for you.
1255
1256 =head2 Using call_method
1257
1258 Consider the following Perl code
1259
1260     {
1261       package Mine ;
1262
1263       sub new {
1264         my $type = shift;
1265         bless [@_], $type;
1266       }
1267
1268       sub Display {
1269         my ($self, $index) = @_;
1270         print "$index: $self->[$index]\n";
1271       }
1272
1273       sub PrintID {
1274         my $class = shift;
1275         print "This is Class $class version 1.0\n";
1276       }
1277     }
1278
1279 It implements just a very simple class to manage an array.  Apart from
1280 the constructor, C<new>, it declares methods, one static and one
1281 virtual. The static method, C<PrintID>, prints out simply the class
1282 name and a version number. The virtual method, C<Display>, prints out a
1283 single element of the array.  Here is an all Perl example of using it.
1284
1285     my $a = Mine->new('red', 'green', 'blue');
1286     $a->Display(1);
1287
1288     Mine->PrintID;
1289
1290 will print
1291
1292     1: green
1293     This is Class Mine version 1.0
1294
1295 Calling a Perl method from C is fairly straightforward. The following
1296 things are required
1297
1298 =over 5
1299
1300 =item *
1301
1302 a reference to the object for a virtual method or the name of the class
1303 for a static method.
1304
1305 =item *
1306
1307 the name of the method.
1308
1309 =item *
1310
1311 any other parameters specific to the method.
1312
1313 =back
1314
1315 Here is a simple XSUB which illustrates the mechanics of calling both
1316 the C<PrintID> and C<Display> methods from C.
1317
1318     void
1319     call_Method(ref, method, index)
1320         SV *    ref
1321         char *  method
1322         int             index
1323         CODE:
1324         PUSHMARK(SP);
1325         XPUSHs(ref);
1326         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(index))) ;
1327         PUTBACK;
1328
1329         call_method(method, G_DISCARD) ;
1330
1331     void
1332     call_PrintID(class, method)
1333         char *  class
1334         char *  method
1335         CODE:
1336         PUSHMARK(SP);
1337         XPUSHs(sv_2mortal(newSVpv(class, 0))) ;
1338         PUTBACK;
1339
1340         call_method(method, G_DISCARD) ;
1341
1342
1343 So the methods C<PrintID> and C<Display> can be invoked like this
1344
1345     my $a = Mine->new('red', 'green', 'blue');
1346     call_Method($a, 'Display', 1);
1347     call_PrintID('Mine', 'PrintID');
1348
1349 The only thing to note is that in both the static and virtual methods,
1350 the method name is not passed via the stack--it is used as the first
1351 parameter to I<call_method>.
1352
1353 =head2 Using GIMME_V
1354
1355 Here is a trivial XSUB which prints the context in which it is
1356 currently executing.
1357
1358     void
1359     PrintContext()
1360         CODE:
1361         I32 gimme = GIMME_V;
1362         if (gimme == G_VOID)
1363             printf ("Context is Void\n") ;
1364         else if (gimme == G_SCALAR)
1365             printf ("Context is Scalar\n") ;
1366         else
1367             printf ("Context is Array\n") ;
1368
1369 and here is some Perl to test it
1370
1371     PrintContext ;
1372     my $a = PrintContext;
1373     my @a = PrintContext;
1374
1375 The output from that will be
1376
1377     Context is Void
1378     Context is Scalar
1379     Context is Array
1380
1381 =head2 Using Perl to dispose of temporaries
1382
1383 In the examples given to date, any temporaries created in the callback
1384 (i.e., parameters passed on the stack to the I<call_*> function or
1385 values returned via the stack) have been freed by one of these methods
1386
1387 =over 5
1388
1389 =item *
1390
1391 specifying the G_DISCARD flag with I<call_*>.
1392
1393 =item *
1394
1395 explicitly disposed of using the C<ENTER>/C<SAVETMPS> -
1396 C<FREETMPS>/C<LEAVE> pairing.
1397
1398 =back
1399
1400 There is another method which can be used, namely letting Perl do it
1401 for you automatically whenever it regains control after the callback
1402 has terminated.  This is done by simply not using the
1403
1404     ENTER ;
1405     SAVETMPS ;
1406     ...
1407     FREETMPS ;
1408     LEAVE ;
1409
1410 sequence in the callback (and not, of course, specifying the G_DISCARD
1411 flag).
1412
1413 If you are going to use this method you have to be aware of a possible
1414 memory leak which can arise under very specific circumstances.  To
1415 explain these circumstances you need to know a bit about the flow of
1416 control between Perl and the callback routine.
1417
1418 The examples given at the start of the document (an error handler and
1419 an event driven program) are typical of the two main sorts of flow
1420 control that you are likely to encounter with callbacks.  There is a
1421 very important distinction between them, so pay attention.
1422
1423 In the first example, an error handler, the flow of control could be as
1424 follows.  You have created an interface to an external library.
1425 Control can reach the external library like this
1426
1427     perl --> XSUB --> external library
1428
1429 Whilst control is in the library, an error condition occurs. You have
1430 previously set up a Perl callback to handle this situation, so it will
1431 get executed. Once the callback has finished, control will drop back to
1432 Perl again.  Here is what the flow of control will be like in that
1433 situation
1434
1435     perl --> XSUB --> external library
1436                       ...
1437                       error occurs
1438                       ...
1439                       external library --> call_* --> perl
1440                                                           |
1441     perl <-- XSUB <-- external library <-- call_* <----+
1442
1443 After processing of the error using I<call_*> is completed,
1444 control reverts back to Perl more or less immediately.
1445
1446 In the diagram, the further right you go the more deeply nested the
1447 scope is.  It is only when control is back with perl on the extreme
1448 left of the diagram that you will have dropped back to the enclosing
1449 scope and any temporaries you have left hanging around will be freed.
1450
1451 In the second example, an event driven program, the flow of control
1452 will be more like this
1453
1454     perl --> XSUB --> event handler
1455                       ...
1456                       event handler --> call_* --> perl
1457                                                        |
1458                       event handler <-- call_* <----+
1459                       ...
1460                       event handler --> call_* --> perl
1461                                                        |
1462                       event handler <-- call_* <----+
1463                       ...
1464                       event handler --> call_* --> perl
1465                                                        |
1466                       event handler <-- call_* <----+
1467
1468 In this case the flow of control can consist of only the repeated
1469 sequence
1470
1471     event handler --> call_* --> perl
1472
1473 for practically the complete duration of the program.  This means that
1474 control may I<never> drop back to the surrounding scope in Perl at the
1475 extreme left.
1476
1477 So what is the big problem? Well, if you are expecting Perl to tidy up
1478 those temporaries for you, you might be in for a long wait.  For Perl
1479 to dispose of your temporaries, control must drop back to the
1480 enclosing scope at some stage.  In the event driven scenario that may
1481 never happen.  This means that as time goes on, your program will
1482 create more and more temporaries, none of which will ever be freed. As
1483 each of these temporaries consumes some memory your program will
1484 eventually consume all the available memory in your system--kapow!
1485
1486 So here is the bottom line--if you are sure that control will revert
1487 back to the enclosing Perl scope fairly quickly after the end of your
1488 callback, then it isn't absolutely necessary to dispose explicitly of
1489 any temporaries you may have created. Mind you, if you are at all
1490 uncertain about what to do, it doesn't do any harm to tidy up anyway.
1491
1492
1493 =head2 Strategies for storing Callback Context Information
1494
1495
1496 Potentially one of the trickiest problems to overcome when designing a
1497 callback interface can be figuring out how to store the mapping between
1498 the C callback function and the Perl equivalent.
1499
1500 To help understand why this can be a real problem first consider how a
1501 callback is set up in an all C environment.  Typically a C API will
1502 provide a function to register a callback.  This will expect a pointer
1503 to a function as one of its parameters.  Below is a call to a
1504 hypothetical function C<register_fatal> which registers the C function
1505 to get called when a fatal error occurs.
1506
1507     register_fatal(cb1) ;
1508
1509 The single parameter C<cb1> is a pointer to a function, so you must
1510 have defined C<cb1> in your code, say something like this
1511
1512     static void
1513     cb1()
1514     {
1515         printf ("Fatal Error\n") ;
1516         exit(1) ;
1517     }
1518
1519 Now change that to call a Perl subroutine instead
1520
1521     static SV * callback = (SV*)NULL;
1522
1523     static void
1524     cb1()
1525     {
1526         dSP ;
1527
1528         PUSHMARK(SP) ;
1529
1530         /* Call the Perl sub to process the callback */
1531         call_sv(callback, G_DISCARD) ;
1532     }
1533
1534
1535     void
1536     register_fatal(fn)
1537         SV *    fn
1538         CODE:
1539         /* Remember the Perl sub */
1540         if (callback == (SV*)NULL)
1541             callback = newSVsv(fn) ;
1542         else
1543             SvSetSV(callback, fn) ;
1544
1545         /* register the callback with the external library */
1546         register_fatal(cb1) ;
1547
1548 where the Perl equivalent of C<register_fatal> and the callback it
1549 registers, C<pcb1>, might look like this
1550
1551     # Register the sub pcb1
1552     register_fatal(\&pcb1) ;
1553
1554     sub pcb1 {
1555       die "I'm dying...\n";
1556     }
1557
1558 The mapping between the C callback and the Perl equivalent is stored in
1559 the global variable C<callback>.
1560
1561 This will be adequate if you ever need to have only one callback
1562 registered at any time. An example could be an error handler like the
1563 code sketched out above. Remember though, repeated calls to
1564 C<register_fatal> will replace the previously registered callback
1565 function with the new one.
1566
1567 Say for example you want to interface to a library which allows asynchronous
1568 file i/o.  In this case you may be able to register a callback whenever
1569 a read operation has completed. To be of any use we want to be able to
1570 call separate Perl subroutines for each file that is opened.  As it
1571 stands, the error handler example above would not be adequate as it
1572 allows only a single callback to be defined at any time. What we
1573 require is a means of storing the mapping between the opened file and
1574 the Perl subroutine we want to be called for that file.
1575
1576 Say the i/o library has a function C<asynch_read> which associates a C
1577 function C<ProcessRead> with a file handle C<fh>--this assumes that it
1578 has also provided some routine to open the file and so obtain the file
1579 handle.
1580
1581     asynch_read(fh, ProcessRead)
1582
1583 This may expect the C I<ProcessRead> function of this form
1584
1585     void
1586     ProcessRead(fh, buffer)
1587     int fh ;
1588     char *      buffer ;
1589     {
1590          ...
1591     }
1592
1593 To provide a Perl interface to this library we need to be able to map
1594 between the C<fh> parameter and the Perl subroutine we want called.  A
1595 hash is a convenient mechanism for storing this mapping.  The code
1596 below shows a possible implementation
1597
1598     static HV * Mapping = (HV*)NULL ;
1599
1600     void
1601     asynch_read(fh, callback)
1602         int     fh
1603         SV *    callback
1604         CODE:
1605         /* If the hash doesn't already exist, create it */
1606         if (Mapping == (HV*)NULL)
1607             Mapping = newHV() ;
1608
1609         /* Save the fh -> callback mapping */
1610         hv_store(Mapping, (char*)&fh, sizeof(fh), newSVsv(callback), 0) ;
1611
1612         /* Register with the C Library */
1613         asynch_read(fh, asynch_read_if) ;
1614
1615 and C<asynch_read_if> could look like this
1616
1617     static void
1618     asynch_read_if(fh, buffer)
1619     int fh ;
1620     char *      buffer ;
1621     {
1622         dSP ;
1623         SV ** sv ;
1624
1625         /* Get the callback associated with fh */
1626         sv =  hv_fetch(Mapping, (char*)&fh , sizeof(fh), FALSE) ;
1627         if (sv == (SV**)NULL)
1628             croak("Internal error...\n") ;
1629
1630         PUSHMARK(SP) ;
1631         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(fh))) ;
1632         XPUSHs(sv_2mortal(newSVpv(buffer, 0))) ;
1633         PUTBACK ;
1634
1635         /* Call the Perl sub */
1636         call_sv(*sv, G_DISCARD) ;
1637     }
1638
1639 For completeness, here is C<asynch_close>.  This shows how to remove
1640 the entry from the hash C<Mapping>.
1641
1642     void
1643     asynch_close(fh)
1644         int     fh
1645         CODE:
1646         /* Remove the entry from the hash */
1647         (void) hv_delete(Mapping, (char*)&fh, sizeof(fh), G_DISCARD) ;
1648
1649         /* Now call the real asynch_close */
1650         asynch_close(fh) ;
1651
1652 So the Perl interface would look like this
1653
1654     sub callback1 {
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         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 = call_pv("AddSubtract", G_ARRAY);
1873
1874         SPAGAIN ;
1875         SP -= count ;
1876         ax = (SP - PL_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 - PL_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, C<call_sv> can be used to invoke an
1922 anonymous subroutine.  However, our example showed a Perl script
1923 invoking an XSUB to perform this operation.  Let's see how it can be
1924 done inside our C code:
1925
1926  ...
1927
1928  SV *cvrv = eval_pv("sub { print 'You will not find me cluttering any namespace!' }", TRUE);
1929
1930  ...
1931
1932  call_sv(cvrv, G_VOID|G_NOARGS);
1933
1934 C<eval_pv> is used to compile the anonymous subroutine, which
1935 will be the return value as well (read more about C<eval_pv> in
1936 L<perlapi/eval_pv>).  Once this code reference is in hand, it
1937 can be mixed in with all the previous examples we've shown.
1938
1939 =head1 SEE ALSO
1940
1941 L<perlxs>, L<perlguts>, L<perlembed>
1942
1943 =head1 AUTHOR
1944
1945 Paul Marquess 
1946
1947 Special thanks to the following people who assisted in the creation of
1948 the document.
1949
1950 Jeff Okamoto, Tim Bunce, Nick Gianniotis, Steve Kelem, Gurusamy Sarathy
1951 and Larry Wall.
1952
1953 =head1 DATE
1954
1955 Version 1.3, 14th Apr 1997