pod/perlembed.pod

   1 =head1 NAME
   2
   3 perlembed - how to embed perl in your C program
   4
   5 =head1 DESCRIPTION
   6
   7 =head2 PREAMBLE
   8
   9 Do you want to:
  10
  11 =over 5
  12
  13 =item B<Use C from Perl?>
  14
  15 Read L<perlcall> and L<perlxs>.
  16
  17 =item B<Use a Unix program from Perl?>
  18
  19 Read about back-quotes and about C<system> and C<exec> in L<perlfunc>.
  20
  21 =item B<Use Perl from Perl?>
  22
  23 Read about L<perlfunc/do> and L<perlfunc/eval> and L<perlfunc/require>
  24 and L<perlfunc/use>.
  25
  26 =item B<Use C from C?>
  27
  28 Rethink your design.
  29
  30 =item B<Use Perl from C?>
  31
  32 Read on...
  33
  34 =back
  35
  36 =head2 ROADMAP
  37
  38 L<Compiling your C program>
  39
  40 There's one example in each of the eight sections:
  41
  42 L<Adding a Perl interpreter to your C program>
  43
  44 L<Calling a Perl subroutine from your C program>
  45
  46 L<Evaluating a Perl statement from your C program>
  47
  48 L<Performing Perl pattern matches and substitutions from your C program>
  49
  50 L<Fiddling with the Perl stack from your C program>
  51
  52 L<Maintaining a persistent interpreter>
  53
  54 L<Maintaining multiple interpreter instances>
  55
  56 L<Using Perl modules, which themselves use C libraries, from your C program>
  57
  58 This documentation is Unix specific; if you have information about how
  59 to embed Perl on other platforms, please send e-mail to <F<orwant@tpj.com>>.
  60
  61 =head2 Compiling your C program
  62
  63 If you have trouble compiling the scripts in this documentation,
  64 you're not alone.  The cardinal rule: COMPILE THE PROGRAMS IN EXACTLY
  65 THE SAME WAY THAT YOUR PERL WAS COMPILED.  (Sorry for yelling.)
  66
  67 Also, every C program that uses Perl must link in the I<perl library>.
  68 What's that, you ask?  Perl is itself written in C; the perl library
  69 is the collection of compiled C programs that were used to create your
  70 perl executable (I</usr/bin/perl> or equivalent).  (Corollary: you
  71 can't use Perl from your C program unless Perl has been compiled on
  72 your machine, or installed properly--that's why you shouldn't blithely
  73 copy Perl executables from machine to machine without also copying the
  74 I<lib> directory.)
  75
  76 When you use Perl from C, your C program will--usually--allocate,
  77 "run", and deallocate a I<PerlInterpreter> object, which is defined by
  78 the perl library.
  79
  80 If your copy of Perl is recent enough to contain this documentation
  81 (version 5.002 or later), then the perl library (and I<EXTERN.h> and
  82 I<perl.h>, which you'll also need) will reside in a directory
  83 that looks like this:
  84
  85     /usr/local/lib/perl5/your_architecture_here/CORE
  86
  87 or perhaps just
  88
  89     /usr/local/lib/perl5/CORE
  90
  91 or maybe something like
  92
  93     /usr/opt/perl5/CORE
  94
  95 Execute this statement for a hint about where to find CORE:
  96
  97     perl -MConfig -e 'print $Config{archlib}'
  98
  99 Here's how you'd compile the example in the next section,
 100 L<Adding a Perl interpreter to your C program>, on my Linux box:
 101
 102     % gcc -O2 -Dbool=char -DHAS_BOOL -I/usr/local/include
 103     -I/usr/local/lib/perl5/i586-linux/5.003/CORE
 104     -L/usr/local/lib/perl5/i586-linux/5.003/CORE
 105     -o interp interp.c -lperl -lm
 106
 107 (That's all one line.)  On my DEC Alpha running 5.003_05, the incantation
 108 is a bit different:
 109
 110     % cc -O2 -Olimit 2900 -DSTANDARD_C -I/usr/local/include
 111     -I/usr/local/lib/perl5/alpha-dec_osf/5.00305/CORE
 112     -L/usr/local/lib/perl5/alpha-dec_osf/5.00305/CORE -L/usr/local/lib
 113     -D__LANGUAGE_C__ -D_NO_PROTO -o interp interp.c -lperl -lm
 114
 115 How can you figure out what to add?  Assuming your Perl is post-5.001,
 116 execute a C<perl -V> command and pay special attention to the "cc" and
 117 "ccflags" information.
 118
 119 You'll have to choose the appropriate compiler (I<cc>, I<gcc>, et al.) for
 120 your machine: C<perl -MConfig -e 'print $Config{cc}'> will tell you what
 121 to use.
 122
 123 You'll also have to choose the appropriate library directory
 124 (I</usr/local/lib/...>) for your machine.  If your compiler complains
 125 that certain functions are undefined, or that it can't locate
 126 I<-lperl>, then you need to change the path following the C<-L>.  If it
 127 complains that it can't find I<EXTERN.h> and I<perl.h>, you need to
 128 change the path following the C<-I>.
 129
 130 You may have to add extra libraries as well.  Which ones?
 131 Perhaps those printed by
 132
 133    perl -MConfig -e 'print $Config{libs}'
 134
 135 Provided your perl binary was properly configured and installed the
 136 B<ExtUtils::Embed> module will determine all of this information for
 137 you:
 138
 139    % cc -o interp interp.c `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts -e ldopts`
 140
 141 If the B<ExtUtils::Embed> module isn't part of your Perl distribution,
 142 you can retrieve it from
 143 http://www.perl.com/perl/CPAN/modules/by-module/ExtUtils::Embed.  (If
 144 this documentation came from your Perl distribution, then you're
 145 running 5.004 or better and you already have it.)
 146
 147 The B<ExtUtils::Embed> kit on CPAN also contains all source code for
 148 the examples in this document, tests, additional examples and other
 149 information you may find useful.
 150
 151 =head2 Adding a Perl interpreter to your C program
 152
 153 In a sense, perl (the C program) is a good example of embedding Perl
 154 (the language), so I'll demonstrate embedding with I<miniperlmain.c>,
 155 from the source distribution.  Here's a bastardized, nonportable
 156 version of I<miniperlmain.c> containing the essentials of embedding:
 157
 158     #include <EXTERN.h>               /* from the Perl distribution     */
 159     #include <perl.h>                 /* from the Perl distribution     */
 160
 161     static PerlInterpreter *my_perl;  /***    The Perl interpreter    ***/
 162
 163     int main(int argc, char **argv, char **env)
 164     {
 165         my_perl = perl_alloc();
 166         perl_construct(my_perl);
 167         perl_parse(my_perl, NULL, argc, argv, (char **)NULL);
 168         perl_run(my_perl);
 169         perl_destruct(my_perl);
 170         perl_free(my_perl);
 171     }
 172
 173 Notice that we don't use the C<env> pointer.  Normally handed to
 174 C<perl_parse> as its final argument, C<env> here is replaced by
 175 C<NULL>, which means that the current environment will be used.
 176
 177 Now compile this program (I'll call it I<interp.c>) into an executable:
 178
 179     % cc -o interp interp.c `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts -e ldopts`
 180
 181 After a successful compilation, you'll be able to use I<interp> just
 182 like perl itself:
 183
 184     % interp
 185     print "Pretty Good Perl \n";
 186     print "10890 - 9801 is ", 10890 - 9801;
 187     <CTRL-D>
 188     Pretty Good Perl
 189     10890 - 9801 is 1089
 190
 191 or
 192
 193     % interp -e 'printf("%x", 3735928559)'
 194     deadbeef
 195
 196 You can also read and execute Perl statements from a file while in the
 197 midst of your C program, by placing the filename in I<argv[1]> before
 198 calling I<perl_run()>.
 199
 200 =head2 Calling a Perl subroutine from your C program
 201
 202 To call individual Perl subroutines, you can use any of the B<perl_call_*>
 203 functions documented in the L<perlcall> manpage.
 204 In this example we'll use I<perl_call_argv>.
 205
 206 That's shown below, in a program I'll call I<showtime.c>.
 207
 208     #include <EXTERN.h>
 209     #include <perl.h>
 210
 211     static PerlInterpreter *my_perl;
 212
 213     int main(int argc, char **argv, char **env)
 214     {
 215         char *args[] = { NULL };
 216         my_perl = perl_alloc();
 217         perl_construct(my_perl);
 218
 219         perl_parse(my_perl, NULL, argc, argv, NULL);
 220
 221         /*** skipping perl_run() ***/
 222
 223         perl_call_argv("showtime", G_DISCARD | G_NOARGS, args);
 224
 225         perl_destruct(my_perl);
 226         perl_free(my_perl);
 227     }
 228
 229 where I<showtime> is a Perl subroutine that takes no arguments (that's the
 230 I<G_NOARGS>) and for which I'll ignore the return value (that's the
 231 I<G_DISCARD>).  Those flags, and others, are discussed in L<perlcall>.
 232
 233 I'll define the I<showtime> subroutine in a file called I<showtime.pl>:
 234
 235     print "I shan't be printed.";
 236
 237     sub showtime {
 238         print time;
 239     }
 240
 241 Simple enough.  Now compile and run:
 242
 243     % cc -o showtime showtime.c `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts -e ldopts`
 244
 245     % showtime showtime.pl
 246     818284590
 247
 248 yielding the number of seconds that elapsed between January 1, 1970
 249 (the beginning of the Unix epoch), and the moment I began writing this
 250 sentence.
 251
 252 In this particular case we don't have to call I<perl_run>, but in
 253 general it's considered good practice to ensure proper initialization
 254 of library code, including execution of all object C<DESTROY> methods
 255 and package C<END {}> blocks.
 256
 257 If you want to pass arguments to the Perl subroutine, you can add
 258 strings to the C<NULL>-terminated C<args> list passed to
 259 I<perl_call_argv>.  For other data types, or to examine return values,
 260 you'll need to manipulate the Perl stack.  That's demonstrated in the
 261 last section of this document: L<Fiddling with the Perl stack from
 262 your C program>.
 263
 264 =head2 Evaluating a Perl statement from your C program
 265
 266 One way to evaluate pieces of Perl code is to use
 267 L<perlguts/perl_eval_sv()>.  We've wrapped this inside our own
 268 I<perl_eval()> function, which converts a command string to an SV,
 269 passing this and the L<perlcall/G_DISCARD> flag to
 270 L<perlguts/perl_eval_sv()>.
 271
 272 Arguably, this is the only routine you'll ever need to execute
 273 snippets of Perl code from within your C program.  Your string can be
 274 as long as you wish; it can contain multiple statements; it can employ
 275 L<perlfunc/use>, L<perlfunc/require> and L<perlfunc/do> to include
 276 external Perl files.
 277
 278 Our I<perl_eval()> lets us evaluate individual Perl strings, and then
 279 extract variables for coercion into C types.  The following program,
 280 I<string.c>, executes three Perl strings, extracting an C<int> from
 281 the first, a C<float> from the second, and a C<char *> from the third.
 282
 283    #include <EXTERN.h>
 284    #include <perl.h>
 285
 286    static PerlInterpreter *my_perl;
 287
 288    I32 perl_eval(char *string)
 289    {
 290      return perl_eval_sv(newSVpv(string,0), G_DISCARD);
 291    }
 292
 293    main (int argc, char **argv, char **env)
 294    {
 295      char *embedding[] = { "", "-e", "0" };
 296      STRLEN length;
 297
 298      my_perl = perl_alloc();
 299      perl_construct( my_perl );
 300
 301      perl_parse(my_perl, NULL, 3, embedding, NULL);
 302      perl_run(my_perl);
 303                                        /** Treat $a as an integer **/
 304      perl_eval("$a = 3; $a **= 2");
 305      printf("a = %d\n", SvIV(perl_get_sv("a", FALSE)));
 306
 307                                        /** Treat $a as a float **/
 308      perl_eval("$a = 3.14; $a **= 2");
 309      printf("a = %f\n", SvNV(perl_get_sv("a", FALSE)));
 310
 311                                        /** Treat $a as a string **/
 312      perl_eval("$a = 'rekcaH lreP rehtonA tsuJ'; $a = reverse($a); ");
 313      printf("a = %s\n", SvPV(perl_get_sv("a", FALSE), length));
 314
 315      perl_destruct(my_perl);
 316      perl_free(my_perl);
 317    }
 318
 319 All of those strange functions with I<sv> in their names help convert Perl scalars to C types.  They're described in L<perlguts>.
 320
 321 If you compile and run I<string.c>, you'll see the results of using
 322 I<SvIV()> to create an C<int>, I<SvNV()> to create a C<float>, and
 323 I<SvPV()> to create a string:
 324
 325    a = 9
 326    a = 9.859600
 327    a = Just Another Perl Hacker
 328
 329
 330 =head2 Performing Perl pattern matches and substitutions from your C program
 331
 332 Our I<perl_eval()> lets us evaluate strings of Perl code, so we can
 333 define some functions that use it to "specialize" in matches and
 334 substitutions: I<match()>, I<substitute()>, and I<matches()>.
 335
 336    char match(char *string, char *pattern);
 337
 338 Given a string and a pattern (e.g., C<m/clasp/> or C</\b\w*\b/>, which
 339 in your C program might appear as "/\\b\\w*\\b/"), match()
 340 returns 1 if the string matches the pattern and 0 otherwise.
 341
 342    int substitute(char *string[], char *pattern);
 343
 344 Given a pointer to a string and an C<=~> operation (e.g.,
 345 C<s/bob/robert/g> or C<tr[A-Z][a-z]>), substitute() modifies the string
 346 according to the operation, returning the number of substitutions
 347 made.
 348
 349    int matches(char *string, char *pattern, char **matches[]);
 350
 351 Given a string, a pattern, and a pointer to an empty array of strings,
 352 matches() evaluates C<$string =~ $pattern> in an array context, and
 353 fills in I<matches> with the array elements (allocating memory as it
 354 does so), returning the number of matches found.
 355
 356 Here's a sample program, I<match.c>, that uses all three (long lines have
 357 been wrapped here):
 358
 359    #include <EXTERN.h>
 360    #include <perl.h>
 361
 362    static PerlInterpreter *my_perl;
 363    I32 perl_eval(char *string)
 364    {
 365       return perl_eval_sv(newSVpv(string,0), G_DISCARD);
 366    }
 367    /** match(string, pattern)
 368    **
 369    ** Used for matches in a scalar context.
 370    **
 371    ** Returns 1 if the match was successful; 0 otherwise.
 372    **/
 373    char match(char *string, char *pattern)
 374    {
 375      char *command;
 376      command = malloc(sizeof(char) * strlen(string) + strlen(pattern) + 37);
 377      sprintf(command, "$string = '%s'; $return = $string =~ %s",
 378                       string, pattern);
 379      perl_eval(command);
 380      free(command);
 381      return SvIV(perl_get_sv("return", FALSE));
 382    }
 383    /** substitute(string, pattern)
 384    **
 385    ** Used for =~ operations that modify their left-hand side (s/// and tr///)
 386    **
 387    ** Returns the number of successful matches, and
 388    ** modifies the input string if there were any.
 389    **/
 390    int substitute(char *string[], char *pattern)
 391    {
 392      char *command;
 393      STRLEN length;
 394      command = malloc(sizeof(char) * strlen(*string) + strlen(pattern) + 35);
 395      sprintf(command, "$string = '%s'; $ret = ($string =~ %s)",
 396                       *string, pattern);
 397      perl_eval(command);
 398      free(command);
 399      *string = SvPV(perl_get_sv("string", FALSE), length);
 400      return SvIV(perl_get_sv("ret", FALSE));
 401    }
 402    /** matches(string, pattern, matches)
 403    **
 404    ** Used for matches in an array context.
 405    **
 406    ** Returns the number of matches,
 407    ** and fills in **matches with the matching substrings (allocates memory!)
 408    **/
 409    int matches(char *string, char *pattern, char **match_list[])
 410    {
 411      char *command;
 412      SV *current_match;
 413      AV *array;
 414      I32 num_matches;
 415      STRLEN length;
 416      int i;
 417      command = malloc(sizeof(char) * strlen(string) + strlen(pattern) + 38);
 418      sprintf(command, "$string = '%s'; @array = ($string =~ %s)",
 419                       string, pattern);
 420      perl_eval(command);
 421      free(command);
 422      array = perl_get_av("array", FALSE);
 423      num_matches = av_len(array) + 1; /** assume $[ is 0 **/
 424      *match_list = (char **) malloc(sizeof(char *) * num_matches);
 425      for (i = 0; i <= num_matches; i++) {
 426        current_match = av_shift(array);
 427        (*match_list)[i] = SvPV(current_match, length);
 428      }
 429      return num_matches;
 430    }
 431    main (int argc, char **argv, char **env)
 432    {
 433      char *embedding[] = { "", "-e", "0" };
 434      char *text, **match_list;
 435      int num_matches, i;
 436      int j;
 437      my_perl = perl_alloc();
 438      perl_construct( my_perl );
 439      perl_parse(my_perl, NULL, 3, embedding, NULL);
 440      perl_run(my_perl);
 441
 442      text = (char *) malloc(sizeof(char) * 486); /** A long string follows! **/
 443      sprintf(text, "%s", "When he is at a convenience store and the bill \
 444      comes to some amount like 76 cents, Maynard is aware that there is \
 445      something he *should* do, something that will enable him to get back \
 446      a quarter, but he has no idea *what*.  He fumbles through his red \
 447      squeezey changepurse and gives the boy three extra pennies with his \
 448      dollar, hoping that he might luck into the correct amount.  The boy \
 449      gives him back two of his own pennies and then the big shiny quarter \
 450      that is his prize. -RICHH");
 451      if (match(text, "m/quarter/")) /** Does text contain 'quarter'? **/
 452        printf("match: Text contains the word 'quarter'.\n\n");
 453      else
 454        printf("match: Text doesn't contain the word 'quarter'.\n\n");
 455      if (match(text, "m/eighth/")) /** Does text contain 'eighth'? **/
 456        printf("match: Text contains the word 'eighth'.\n\n");
 457      else
 458        printf("match: Text doesn't contain the word 'eighth'.\n\n");
 459      /** Match all occurrences of /wi../ **/
 460      num_matches = matches(text, "m/(wi..)/g", &match_list);
 461      printf("matches: m/(wi..)/g found %d matches...\n", num_matches);
 462      for (i = 0; i < num_matches; i++)
 463        printf("match: %s\n", match_list[i]);
 464      printf("\n");
 465      for (i = 0; i < num_matches; i++) {
 466        free(match_list[i]);
 467      }
 468      free(match_list);
 469      /** Remove all vowels from text **/
 470      num_matches = substitute(&text, "s/[aeiou]//gi");
 471      if (num_matches) {
 472        printf("substitute: s/[aeiou]//gi...%d substitutions made.\n",
 473               num_matches);
 474        printf("Now text is: %s\n\n", text);
 475      }
 476      /** Attempt a substitution **/
 477      if (!substitute(&text, "s/Perl/C/")) {
 478        printf("substitute: s/Perl/C...No substitution made.\n\n");
 479      }
 480      free(text);
 481      perl_destruct(my_perl);
 482      perl_free(my_perl);
 483    }
 484
 485 which produces the output (again, long lines have been wrapped here)
 486
 487    match: Text contains the word 'quarter'.
 488
 489    match: Text doesn't contain the word 'eighth'.
 490
 491    matches: m/(wi..)/g found 2 matches...
 492    match: will
 493    match: with
 494
 495    substitute: s/[aeiou]//gi...139 substitutions made.
 496    Now text is: Whn h s t  cnvnnc str nd th bll cms t sm mnt lk 76 cnts,
 497    Mynrd s wr tht thr s smthng h *shld* d, smthng tht wll nbl hm t gt bck
 498    qrtr, bt h hs n d *wht*.  H fmbls thrgh hs rd sqzy chngprs nd gvs th by
 499    thr xtr pnns wth hs dllr, hpng tht h mght lck nt th crrct mnt.  Th by gvs
 500    hm bck tw f hs wn pnns nd thn th bg shny qrtr tht s hs prz. -RCHH
 501
 502    substitute: s/Perl/C...No substitution made.
 503
 504 =head2 Fiddling with the Perl stack from your C program
 505
 506 When trying to explain stacks, most computer science textbooks mumble
 507 something about spring-loaded columns of cafeteria plates: the last
 508 thing you pushed on the stack is the first thing you pop off.  That'll
 509 do for our purposes: your C program will push some arguments onto "the Perl
 510 stack", shut its eyes while some magic happens, and then pop the
 511 results--the return value of your Perl subroutine--off the stack.
 512
 513 First you'll need to know how to convert between C types and Perl
 514 types, with newSViv() and sv_setnv() and newAV() and all their
 515 friends.  They're described in L<perlguts>.
 516
 517 Then you'll need to know how to manipulate the Perl stack.  That's
 518 described in L<perlcall>.
 519
 520 Once you've understood those, embedding Perl in C is easy.
 521
 522 Because C has no builtin function for integer exponentiation, let's
 523 make Perl's ** operator available to it (this is less useful than it
 524 sounds, because Perl implements ** with C's I<pow()> function).  First
 525 I'll create a stub exponentiation function in I<power.pl>:
 526
 527     sub expo {
 528         my ($a, $b) = @_;
 529         return $a ** $b;
 530     }
 531
 532 Now I'll create a C program, I<power.c>, with a function
 533 I<PerlPower()> that contains all the perlguts necessary to push the
 534 two arguments into I<expo()> and to pop the return value out.  Take a
 535 deep breath...
 536
 537     #include <EXTERN.h>
 538     #include <perl.h>
 539
 540     static PerlInterpreter *my_perl;
 541
 542     static void
 543     PerlPower(int a, int b)
 544     {
 545       dSP;                            /* initialize stack pointer      */
 546       ENTER;                          /* everything created after here */
 547       SAVETMPS;                       /* ...is a temporary variable.   */
 548       PUSHMARK(sp);                   /* remember the stack pointer    */
 549       XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(a))); /* push the base onto the stack  */
 550       XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b))); /* push the exponent onto stack  */
 551       PUTBACK;                      /* make local stack pointer global */
 552       perl_call_pv("expo", G_SCALAR); /* call the function             */
 553       SPAGAIN;                        /* refresh stack pointer         */
 554                                     /* pop the return value from stack */
 555       printf ("%d to the %dth power is %d.\n", a, b, POPi);
 556       PUTBACK;
 557       FREETMPS;                       /* free that return value        */
 558       LEAVE;                       /* ...and the XPUSHed "mortal" args.*/
 559     }
 560
 561     int main (int argc, char **argv, char **env)
 562     {
 563       char *my_argv[2];
 564
 565       my_perl = perl_alloc();
 566       perl_construct( my_perl );
 567
 568       my_argv[1] = (char *) malloc(10);
 569       sprintf(my_argv[1], "power.pl");
 570
 571       perl_parse(my_perl, NULL, argc, my_argv, NULL);
 572       perl_run(my_perl);
 573
 574       PerlPower(3, 4);                      /*** Compute 3 ** 4 ***/
 575
 576       perl_destruct(my_perl);
 577       perl_free(my_perl);
 578     }
 579
 580
 581
 582 Compile and run:
 583
 584     % cc -o power power.c `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts -e ldopts`
 585
 586     % power
 587     3 to the 4th power is 81.
 588
 589 =head2 Maintaining a persistent interpreter
 590
 591 When developing interactive and/or potentially long-running
 592 applications, it's a good idea to maintain a persistent interpreter
 593 rather than allocating and constructing a new interpreter multiple
 594 times.  The major reason is speed: since Perl will only be loaded into
 595 memory once.
 596
 597 However, you have to be more cautious with namespace and variable
 598 scoping when using a persistent interpreter.  In previous examples
 599 we've been using global variables in the default package C<main>.  We
 600 knew exactly what code would be run, and assumed we could avoid
 601 variable collisions and outrageous symbol table growth.
 602
 603 Let's say your application is a server that will occasionally run Perl
 604 code from some arbitrary file.  Your server has no way of knowing what
 605 code it's going to run.  Very dangerous.
 606
 607 If the file is pulled in by C<perl_parse()>, compiled into a newly
 608 constructed interpreter, and subsequently cleaned out with
 609 C<perl_destruct()> afterwards, you're shielded from most namespace
 610 troubles.
 611
 612 One way to avoid namespace collisions in this scenario is to translate
 613 the filename into a guaranteed-unique package name, and then compile
 614 the code into that package using L<perlfunc/eval>.  In the example
 615 below, each file will only be compiled once.  Or, the application
 616 might choose to clean out the symbol table associated with the file
 617 after it's no longer needed.  Using L<perlcall/perl_call_argv>, We'll
 618 call the subroutine C<Embed::Persistent::eval_file> which lives in the
 619 file C<persistent.pl> and pass the filename and boolean cleanup/cache
 620 flag as arguments.
 621
 622 Note that the process will continue to grow for each file that it
 623 uses.  In addition, there might be C<AUTOLOAD>ed subroutines and other
 624 conditions that cause Perl's symbol table to grow.  You might want to
 625 add some logic that keeps track of the process size, or restarts
 626 itself after a certain number of requests, to ensure that memory
 627 consumption is minimized.  You'll also want to scope your variables
 628 with L<perlfunc/my> whenever possible.
 629
 630
 631  package Embed::Persistent;
 632  #persistent.pl
 633
 634  use strict;
 635  use vars '%Cache';
 636
 637  sub valid_package_name {
 638      my($string) = @_;
 639      $string =~ s/([^A-Za-z0-9\/])/sprintf("_%2x",unpack("C",$1))/eg;
 640      # second pass only for words starting with a digit
 641      $string =~ s|/(\d)|sprintf("/_%2x",unpack("C",$1))|eg;
 642
 643      # Dress it up as a real package name
 644      $string =~ s|/|::|g;
 645      return "Embed" . $string;
 646  }
 647
 648  #borrowed from Safe.pm
 649  sub delete_package {
 650      my $pkg = shift;
 651      my ($stem, $leaf);
 652
 653      no strict 'refs';
 654      $pkg = "main::$pkg\::";    # expand to full symbol table name
 655      ($stem, $leaf) = $pkg =~ m/(.*::)(\w+::)$/;
 656
 657      my $stem_symtab = *{$stem}{HASH};
 658
 659      delete $stem_symtab->{$leaf};
 660  }
 661
 662  sub eval_file {
 663      my($filename, $delete) = @_;
 664      my $package = valid_package_name($filename);
 665      my $mtime = -M $filename;
 666      if(defined $Cache{$package}{mtime}
 667         &&
 668         $Cache{$package}{mtime} <= $mtime)
 669      {
 670         # we have compiled this subroutine already,
 671         # it has not been updated on disk, nothing left to do
 672         print STDERR "already compiled $package->handler\n";
 673      }
 674      else {
 675         local *FH;
 676         open FH, $filename or die "open '$filename' $!";
 677         local($/) = undef;
 678         my $sub = <FH>;
 679         close FH;
 680
 681         #wrap the code into a subroutine inside our unique package
 682         my $eval = qq{package $package; sub handler { $sub; }};
 683         {
 684             # hide our variables within this block
 685             my($filename,$mtime,$package,$sub);
 686             eval $eval;
 687         }
 688         die $@ if $@;
 689
 690         #cache it unless we're cleaning out each time
 691         $Cache{$package}{mtime} = $mtime unless $delete;
 692      }
 693
 694      eval {$package->handler;};
 695      die $@ if $@;
 696
 697      delete_package($package) if $delete;
 698
 699      #take a look if you want
 700      #print Devel::Symdump->rnew($package)->as_string, $/;
 701  }
 702
 703  1;
 704
 705  __END__
 706
 707  /* persistent.c */
 708  #include <EXTERN.h>
 709  #include <perl.h>
 710
 711  /* 1 = clean out filename's symbol table after each request, 0 = don't */
 712  #ifndef DO_CLEAN
 713  #define DO_CLEAN 0
 714  #endif
 715
 716  static PerlInterpreter *perl = NULL;
 717
 718  int
 719  main(int argc, char **argv, char **env)
 720  {
 721      char *embedding[] = { "", "persistent.pl" };
 722      char *args[] = { "", DO_CLEAN, NULL };
 723      char filename [1024];
 724      int exitstatus = 0;
 725
 726      if((perl = perl_alloc()) == NULL) {
 727         fprintf(stderr, "no memory!");
 728         exit(1);
 729      }
 730      perl_construct(perl);
 731
 732      exitstatus = perl_parse(perl, NULL, 2, embedding, NULL);
 733
 734      if(!exitstatus) {
 735         exitstatus = perl_run(perl);
 736
 737         while(printf("Enter file name: ") && gets(filename)) {
 738
 739             /* call the subroutine, passing it the filename as an argument */
 740             args[0] = filename;
 741             perl_call_argv("Embed::Persistent::eval_file",
 742                            G_DISCARD | G_EVAL, args);
 743
 744             /* check $@ */
 745             if(SvTRUE(GvSV(errgv)))
 746                 fprintf(stderr, "eval error: %s\n", SvPV(GvSV(errgv),na));
 747         }
 748      }
 749
 750      perl_destruct_level = 0;
 751      perl_destruct(perl);
 752      perl_free(perl);
 753      exit(exitstatus);
 754  }
 755
 756 Now compile:
 757
 758  % cc -o persistent persistent.c `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts -e ldopts`
 759
 760 Here's a example script file:
 761
 762  #test.pl
 763  my $string = "hello";
 764  foo($string);
 765
 766  sub foo {
 767      print "foo says: @_\n";
 768  }
 769
 770 Now run:
 771
 772  % persistent
 773  Enter file name: test.pl
 774  foo says: hello
 775  Enter file name: test.pl
 776  already compiled Embed::test_2epl->handler
 777  foo says: hello
 778  Enter file name: ^C
 779
 780 =head2 Maintaining multiple interpreter instances
 781
 782 Some rare applications will need to create more than one interpreter
 783 during a session.  Such an application might sporadically decide to
 784 release any resources associated with the interpreter.
 785
 786 The program must take care to ensure that this takes place I<before>
 787 the next interpreter is constructed.  By default, the global variable
 788 C<perl_destruct_level> is set to C<0>, since extra cleaning isn't
 789 needed when a program has only one interpreter.
 790
 791 Setting C<perl_destruct_level> to C<1> makes everything squeaky clean:
 792
 793  perl_destruct_level = 1;
 794
 795  while(1) {
 796      ...
 797      /* reset global variables here with perl_destruct_level = 1 */
 798      perl_construct(my_perl);
 799      ...
 800      /* clean and reset _everything_ during perl_destruct */
 801      perl_destruct(my_perl);
 802      perl_free(my_perl);
 803      ...
 804      /* let's go do it again! */
 805  }
 806
 807 When I<perl_destruct()> is called, the interpreter's syntax parse tree
 808 and symbol tables are cleaned up, and global variables are reset.
 809
 810 Now suppose we have more than one interpreter instance running at the
 811 same time.  This is feasible, but only if you used the
 812 C<-DMULTIPLICITY> flag when building Perl.  By default, that sets
 813 C<perl_destruct_level> to C<1>.
 814
 815 Let's give it a try:
 816
 817
 818  #include <EXTERN.h>
 819  #include <perl.h>
 820
 821  /* we're going to embed two interpreters */
 822  /* we're going to embed two interpreters */
 823
 824  #define SAY_HELLO "-e", "print qq(Hi, I'm $^X\n)"
 825
 826  int main(int argc, char **argv, char **env)
 827  {
 828      PerlInterpreter
 829          *one_perl = perl_alloc(),
 830          *two_perl = perl_alloc();
 831      char *one_args[] = { "one_perl", SAY_HELLO };
 832      char *two_args[] = { "two_perl", SAY_HELLO };
 833
 834      perl_construct(one_perl);
 835      perl_construct(two_perl);
 836
 837      perl_parse(one_perl, NULL, 3, one_args, (char **)NULL);
 838      perl_parse(two_perl, NULL, 3, two_args, (char **)NULL);
 839
 840      perl_run(one_perl);
 841      perl_run(two_perl);
 842
 843      perl_destruct(one_perl);
 844      perl_destruct(two_perl);
 845
 846      perl_free(one_perl);
 847      perl_free(two_perl);
 848  }
 849
 850
 851 Compile as usual:
 852
 853  % cc -o multiplicity multiplicity.c `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts -e ldopts`
 854
 855 Run it, Run it:
 856
 857  % multiplicity
 858  Hi, I'm one_perl
 859  Hi, I'm two_perl
 860
 861 =head2 Using Perl modules, which themselves use C libraries, from your C program
 862
 863 If you've played with the examples above and tried to embed a script
 864 that I<use()>s a Perl module (such as I<Socket>) which itself uses a C or C++ library,
 865 this probably happened:
 866
 867
 868  Can't load module Socket, dynamic loading not available in this perl.
 869   (You may need to build a new perl executable which either supports
 870   dynamic loading or has the Socket module statically linked into it.)
 871
 872
 873 What's wrong?
 874
 875 Your interpreter doesn't know how to communicate with these extensions
 876 on its own.  A little glue will help.  Up until now you've been
 877 calling I<perl_parse()>, handing it NULL for the second argument:
 878
 879  perl_parse(my_perl, NULL, argc, my_argv, NULL);
 880
 881 That's where the glue code can be inserted to create the initial contact between
 882 Perl and linked C/C++ routines.  Let's take a look some pieces of I<perlmain.c>
 883 to see how Perl does this:
 884
 885
 886  #ifdef __cplusplus
 887  #  define EXTERN_C extern "C"
 888  #else
 889  #  define EXTERN_C extern
 890  #endif
 891
 892  static void xs_init _((void));
 893
 894  EXTERN_C void boot_DynaLoader _((CV* cv));
 895  EXTERN_C void boot_Socket _((CV* cv));
 896
 897
 898  EXTERN_C void
 899  xs_init()
 900  {
 901         char *file = __FILE__;
 902         /* DynaLoader is a special case */
 903         newXS("DynaLoader::boot_DynaLoader", boot_DynaLoader, file);
 904         newXS("Socket::bootstrap", boot_Socket, file);
 905  }
 906
 907 Simply put: for each extension linked with your Perl executable
 908 (determined during its initial configuration on your
 909 computer or when adding a new extension),
 910 a Perl subroutine is created to incorporate the extension's
 911 routines.  Normally, that subroutine is named
 912 I<Module::bootstrap()> and is invoked when you say I<use Module>.  In
 913 turn, this hooks into an XSUB, I<boot_Module>, which creates a Perl
 914 counterpart for each of the extension's XSUBs.  Don't worry about this
 915 part; leave that to the I<xsubpp> and extension authors.  If your
 916 extension is dynamically loaded, DynaLoader creates I<Module::bootstrap()>
 917 for you on the fly.  In fact, if you have a working DynaLoader then there
 918 is rarely any need to link in any other extensions statically.
 919
 920
 921 Once you have this code, slap it into the second argument of I<perl_parse()>:
 922
 923
 924  perl_parse(my_perl, xs_init, argc, my_argv, NULL);
 925
 926
 927 Then compile:
 928
 929  % cc -o interp interp.c `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts -e ldopts`
 930
 931  % interp
 932    use Socket;
 933    use SomeDynamicallyLoadedModule;
 934
 935    print "Now I can use extensions!\n"'
 936
 937 B<ExtUtils::Embed> can also automate writing the I<xs_init> glue code.
 938
 939  % perl -MExtUtils::Embed -e xsinit -- -o perlxsi.c
 940  % cc -c perlxsi.c `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts`
 941  % cc -c interp.c  `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts`
 942  % cc -o interp perlxsi.o interp.o `perl -MExtUtils::Embed -e ldopts`
 943
 944 Consult L<perlxs> and L<perlguts> for more details.
 945
 946
 947 =head1 MORAL
 948
 949 You can sometimes I<write faster code> in C, but
 950 you can always I<write code faster> in Perl.  Because you can use
 951 each from the other, combine them as you wish.
 952
 953
 954 =head1 AUTHOR
 955
 956 Jon Orwant and <F<orwant@tpj.com>> and Doug MacEachern <F<dougm@osf.org>>,
 957 with small contributions from Tim Bunce, Tom Christiansen, Hallvard Furuseth,
 958 Dov Grobgeld, and Ilya Zakharevich.
 959
 960 Check out Doug's article on embedding in Volume 1, Issue 4 of The Perl
 961 Journal.  Info about TPJ is available from http://tpj.com.
 962
 963 February 1, 1997
 964
 965 Some of this material is excerpted from Jon Orwant's book: I<Perl 5
 966 Interactive>, Waite Group Press, 1996 (ISBN 1-57169-064-6) and appears
 967 courtesy of Waite Group Press.
 968
 969 =head1 COPYRIGHT
 970
 971 Copyright (C) 1995, 1996, 1997 Doug MacEachern and Jon Orwant.  All
 972 Rights Reserved.
 973
 974 Although destined for release with the standard Perl distribution,
 975 this document is not public domain, nor is any of Perl and its
 976 documentation.  Permission is granted to freely distribute verbatim
 977 copies of this document provided that no modifications outside of
 978 formatting be made, and that this notice remain intact.  You are
 979 permitted and encouraged to use its code and derivatives thereof in
 980 your own source code for fun or for profit as you see fit.