Tweaks on the Tru64 prof options.
[p5sagit/p5-mst-13.2.git] / pod / perlguts.pod
1 =head1 NAME
2
3 perlguts - Introduction to the Perl API
4
5 =head1 DESCRIPTION
6
7 This document attempts to describe how to use the Perl API, as well as
8 containing some info on the basic workings of the Perl core. It is far
9 from complete and probably contains many errors. Please refer any
10 questions or comments to the author below.
11
12 =head1 Variables
13
14 =head2 Datatypes
15
16 Perl has three typedefs that handle Perl's three main data types:
17
18     SV  Scalar Value
19     AV  Array Value
20     HV  Hash Value
21
22 Each typedef has specific routines that manipulate the various data types.
23
24 =head2 What is an "IV"?
25
26 Perl uses a special typedef IV which is a simple signed integer type that is
27 guaranteed to be large enough to hold a pointer (as well as an integer).
28 Additionally, there is the UV, which is simply an unsigned IV.
29
30 Perl also uses two special typedefs, I32 and I16, which will always be at
31 least 32-bits and 16-bits long, respectively. (Again, there are U32 and U16,
32 as well.)
33
34 =head2 Working with SVs
35
36 An SV can be created and loaded with one command.  There are four types of
37 values that can be loaded: an integer value (IV), a double (NV),
38 a string (PV), and another scalar (SV).
39
40 The six routines are:
41
42     SV*  newSViv(IV);
43     SV*  newSVnv(double);
44     SV*  newSVpv(const char*, int);
45     SV*  newSVpvn(const char*, int);
46     SV*  newSVpvf(const char*, ...);
47     SV*  newSVsv(SV*);
48
49 To change the value of an *already-existing* SV, there are seven routines:
50
51     void  sv_setiv(SV*, IV);
52     void  sv_setuv(SV*, UV);
53     void  sv_setnv(SV*, double);
54     void  sv_setpv(SV*, const char*);
55     void  sv_setpvn(SV*, const char*, int)
56     void  sv_setpvf(SV*, const char*, ...);
57     void  sv_setpvfn(SV*, const char*, STRLEN, va_list *, SV **, I32, bool);
58     void  sv_setsv(SV*, SV*);
59
60 Notice that you can choose to specify the length of the string to be
61 assigned by using C<sv_setpvn>, C<newSVpvn>, or C<newSVpv>, or you may
62 allow Perl to calculate the length by using C<sv_setpv> or by specifying
63 0 as the second argument to C<newSVpv>.  Be warned, though, that Perl will
64 determine the string's length by using C<strlen>, which depends on the
65 string terminating with a NUL character.
66
67 The arguments of C<sv_setpvf> are processed like C<sprintf>, and the
68 formatted output becomes the value.
69
70 C<sv_setpvfn> is an analogue of C<vsprintf>, but it allows you to specify
71 either a pointer to a variable argument list or the address and length of
72 an array of SVs.  The last argument points to a boolean; on return, if that
73 boolean is true, then locale-specific information has been used to format
74 the string, and the string's contents are therefore untrustworthy (see
75 L<perlsec>).  This pointer may be NULL if that information is not
76 important.  Note that this function requires you to specify the length of
77 the format.
78
79 STRLEN is an integer type (Size_t, usually defined as size_t in
80 config.h) guaranteed to be large enough to represent the size of 
81 any string that perl can handle.
82
83 The C<sv_set*()> functions are not generic enough to operate on values
84 that have "magic".  See L<Magic Virtual Tables> later in this document.
85
86 All SVs that contain strings should be terminated with a NUL character.
87 If it is not NUL-terminated there is a risk of
88 core dumps and corruptions from code which passes the string to C
89 functions or system calls which expect a NUL-terminated string.
90 Perl's own functions typically add a trailing NUL for this reason.
91 Nevertheless, you should be very careful when you pass a string stored
92 in an SV to a C function or system call.
93
94 To access the actual value that an SV points to, you can use the macros:
95
96     SvIV(SV*)
97     SvUV(SV*)
98     SvNV(SV*)
99     SvPV(SV*, STRLEN len)
100     SvPV_nolen(SV*)
101
102 which will automatically coerce the actual scalar type into an IV, UV, double,
103 or string.
104
105 In the C<SvPV> macro, the length of the string returned is placed into the
106 variable C<len> (this is a macro, so you do I<not> use C<&len>).  If you do
107 not care what the length of the data is, use the C<SvPV_nolen> macro.
108 Historically the C<SvPV> macro with the global variable C<PL_na> has been
109 used in this case.  But that can be quite inefficient because C<PL_na> must
110 be accessed in thread-local storage in threaded Perl.  In any case, remember
111 that Perl allows arbitrary strings of data that may both contain NULs and
112 might not be terminated by a NUL.
113
114 Also remember that C doesn't allow you to safely say C<foo(SvPV(s, len),
115 len);>. It might work with your compiler, but it won't work for everyone.
116 Break this sort of statement up into separate assignments:
117
118         SV *s;
119         STRLEN len;
120         char * ptr;
121         ptr = SvPV(s, len);
122         foo(ptr, len);
123
124 If you want to know if the scalar value is TRUE, you can use:
125
126     SvTRUE(SV*)
127
128 Although Perl will automatically grow strings for you, if you need to force
129 Perl to allocate more memory for your SV, you can use the macro
130
131     SvGROW(SV*, STRLEN newlen)
132
133 which will determine if more memory needs to be allocated.  If so, it will
134 call the function C<sv_grow>.  Note that C<SvGROW> can only increase, not
135 decrease, the allocated memory of an SV and that it does not automatically
136 add a byte for the a trailing NUL (perl's own string functions typically do
137 C<SvGROW(sv, len + 1)>).
138
139 If you have an SV and want to know what kind of data Perl thinks is stored
140 in it, you can use the following macros to check the type of SV you have.
141
142     SvIOK(SV*)
143     SvNOK(SV*)
144     SvPOK(SV*)
145
146 You can get and set the current length of the string stored in an SV with
147 the following macros:
148
149     SvCUR(SV*)
150     SvCUR_set(SV*, I32 val)
151
152 You can also get a pointer to the end of the string stored in the SV
153 with the macro:
154
155     SvEND(SV*)
156
157 But note that these last three macros are valid only if C<SvPOK()> is true.
158
159 If you want to append something to the end of string stored in an C<SV*>,
160 you can use the following functions:
161
162     void  sv_catpv(SV*, const char*);
163     void  sv_catpvn(SV*, const char*, STRLEN);
164     void  sv_catpvf(SV*, const char*, ...);
165     void  sv_catpvfn(SV*, const char*, STRLEN, va_list *, SV **, I32, bool);
166     void  sv_catsv(SV*, SV*);
167
168 The first function calculates the length of the string to be appended by
169 using C<strlen>.  In the second, you specify the length of the string
170 yourself.  The third function processes its arguments like C<sprintf> and
171 appends the formatted output.  The fourth function works like C<vsprintf>.
172 You can specify the address and length of an array of SVs instead of the
173 va_list argument. The fifth function extends the string stored in the first
174 SV with the string stored in the second SV.  It also forces the second SV
175 to be interpreted as a string.
176
177 The C<sv_cat*()> functions are not generic enough to operate on values that
178 have "magic".  See L<Magic Virtual Tables> later in this document.
179
180 If you know the name of a scalar variable, you can get a pointer to its SV
181 by using the following:
182
183     SV*  get_sv("package::varname", FALSE);
184
185 This returns NULL if the variable does not exist.
186
187 If you want to know if this variable (or any other SV) is actually C<defined>,
188 you can call:
189
190     SvOK(SV*)
191
192 The scalar C<undef> value is stored in an SV instance called C<PL_sv_undef>.  Its
193 address can be used whenever an C<SV*> is needed.
194
195 There are also the two values C<PL_sv_yes> and C<PL_sv_no>, which contain Boolean
196 TRUE and FALSE values, respectively.  Like C<PL_sv_undef>, their addresses can
197 be used whenever an C<SV*> is needed.
198
199 Do not be fooled into thinking that C<(SV *) 0> is the same as C<&PL_sv_undef>.
200 Take this code:
201
202     SV* sv = (SV*) 0;
203     if (I-am-to-return-a-real-value) {
204             sv = sv_2mortal(newSViv(42));
205     }
206     sv_setsv(ST(0), sv);
207
208 This code tries to return a new SV (which contains the value 42) if it should
209 return a real value, or undef otherwise.  Instead it has returned a NULL
210 pointer which, somewhere down the line, will cause a segmentation violation,
211 bus error, or just weird results.  Change the zero to C<&PL_sv_undef> in the first
212 line and all will be well.
213
214 To free an SV that you've created, call C<SvREFCNT_dec(SV*)>.  Normally this
215 call is not necessary (see L<Reference Counts and Mortality>).
216
217 =head2 Offsets
218
219 Perl provides the function C<sv_chop> to efficiently remove characters
220 from the beginning of a string; you give it an SV and a pointer to
221 somewhere inside the the PV, and it discards everything before the
222 pointer. The efficiency comes by means of a little hack: instead of
223 actually removing the characters, C<sv_chop> sets the flag C<OOK>
224 (offset OK) to signal to other functions that the offset hack is in
225 effect, and it puts the number of bytes chopped off into the IV field
226 of the SV. It then moves the PV pointer (called C<SvPVX>) forward that
227 many bytes, and adjusts C<SvCUR> and C<SvLEN>. 
228
229 Hence, at this point, the start of the buffer that we allocated lives
230 at C<SvPVX(sv) - SvIV(sv)> in memory and the PV pointer is pointing
231 into the middle of this allocated storage.
232
233 This is best demonstrated by example:
234
235   % ./perl -Ilib -MDevel::Peek -le '$a="12345"; $a=~s/.//; Dump($a)'
236   SV = PVIV(0x8128450) at 0x81340f0
237     REFCNT = 1
238     FLAGS = (POK,OOK,pPOK)
239     IV = 1  (OFFSET)
240     PV = 0x8135781 ( "1" . ) "2345"\0
241     CUR = 4
242     LEN = 5
243
244 Here the number of bytes chopped off (1) is put into IV, and
245 C<Devel::Peek::Dump> helpfully reminds us that this is an offset. The
246 portion of the string between the "real" and the "fake" beginnings is
247 shown in parentheses, and the values of C<SvCUR> and C<SvLEN> reflect
248 the fake beginning, not the real one.
249
250 Something similar to the offset hack is perfomed on AVs to enable
251 efficient shifting and splicing off the beginning of the array; while
252 C<AvARRAY> points to the first element in the array that is visible from
253 Perl, C<AvALLOC> points to the real start of the C array. These are
254 usually the same, but a C<shift> operation can be carried out by
255 increasing C<AvARRAY> by one and decreasing C<AvFILL> and C<AvLEN>.
256 Again, the location of the real start of the C array only comes into
257 play when freeing the array. See C<av_shift> in F<av.c>.
258
259 =head2 What's Really Stored in an SV?
260
261 Recall that the usual method of determining the type of scalar you have is
262 to use C<Sv*OK> macros.  Because a scalar can be both a number and a string,
263 usually these macros will always return TRUE and calling the C<Sv*V>
264 macros will do the appropriate conversion of string to integer/double or
265 integer/double to string.
266
267 If you I<really> need to know if you have an integer, double, or string
268 pointer in an SV, you can use the following three macros instead:
269
270     SvIOKp(SV*)
271     SvNOKp(SV*)
272     SvPOKp(SV*)
273
274 These will tell you if you truly have an integer, double, or string pointer
275 stored in your SV.  The "p" stands for private.
276
277 In general, though, it's best to use the C<Sv*V> macros.
278
279 =head2 Working with AVs
280
281 There are two ways to create and load an AV.  The first method creates an
282 empty AV:
283
284     AV*  newAV();
285
286 The second method both creates the AV and initially populates it with SVs:
287
288     AV*  av_make(I32 num, SV **ptr);
289
290 The second argument points to an array containing C<num> C<SV*>'s.  Once the
291 AV has been created, the SVs can be destroyed, if so desired.
292
293 Once the AV has been created, the following operations are possible on AVs:
294
295     void  av_push(AV*, SV*);
296     SV*   av_pop(AV*);
297     SV*   av_shift(AV*);
298     void  av_unshift(AV*, I32 num);
299
300 These should be familiar operations, with the exception of C<av_unshift>.
301 This routine adds C<num> elements at the front of the array with the C<undef>
302 value.  You must then use C<av_store> (described below) to assign values
303 to these new elements.
304
305 Here are some other functions:
306
307     I32   av_len(AV*);
308     SV**  av_fetch(AV*, I32 key, I32 lval);
309     SV**  av_store(AV*, I32 key, SV* val);
310
311 The C<av_len> function returns the highest index value in array (just
312 like $#array in Perl).  If the array is empty, -1 is returned.  The
313 C<av_fetch> function returns the value at index C<key>, but if C<lval>
314 is non-zero, then C<av_fetch> will store an undef value at that index.
315 The C<av_store> function stores the value C<val> at index C<key>, and does
316 not increment the reference count of C<val>.  Thus the caller is responsible
317 for taking care of that, and if C<av_store> returns NULL, the caller will
318 have to decrement the reference count to avoid a memory leak.  Note that
319 C<av_fetch> and C<av_store> both return C<SV**>'s, not C<SV*>'s as their
320 return value.
321
322     void  av_clear(AV*);
323     void  av_undef(AV*);
324     void  av_extend(AV*, I32 key);
325
326 The C<av_clear> function deletes all the elements in the AV* array, but
327 does not actually delete the array itself.  The C<av_undef> function will
328 delete all the elements in the array plus the array itself.  The
329 C<av_extend> function extends the array so that it contains at least C<key+1>
330 elements.  If C<key+1> is less than the currently allocated length of the array,
331 then nothing is done.
332
333 If you know the name of an array variable, you can get a pointer to its AV
334 by using the following:
335
336     AV*  get_av("package::varname", FALSE);
337
338 This returns NULL if the variable does not exist.
339
340 See L<Understanding the Magic of Tied Hashes and Arrays> for more
341 information on how to use the array access functions on tied arrays.
342
343 =head2 Working with HVs
344
345 To create an HV, you use the following routine:
346
347     HV*  newHV();
348
349 Once the HV has been created, the following operations are possible on HVs:
350
351     SV**  hv_store(HV*, const char* key, U32 klen, SV* val, U32 hash);
352     SV**  hv_fetch(HV*, const char* key, U32 klen, I32 lval);
353
354 The C<klen> parameter is the length of the key being passed in (Note that
355 you cannot pass 0 in as a value of C<klen> to tell Perl to measure the
356 length of the key).  The C<val> argument contains the SV pointer to the
357 scalar being stored, and C<hash> is the precomputed hash value (zero if
358 you want C<hv_store> to calculate it for you).  The C<lval> parameter
359 indicates whether this fetch is actually a part of a store operation, in
360 which case a new undefined value will be added to the HV with the supplied
361 key and C<hv_fetch> will return as if the value had already existed.
362
363 Remember that C<hv_store> and C<hv_fetch> return C<SV**>'s and not just
364 C<SV*>.  To access the scalar value, you must first dereference the return
365 value.  However, you should check to make sure that the return value is
366 not NULL before dereferencing it.
367
368 These two functions check if a hash table entry exists, and deletes it.
369
370     bool  hv_exists(HV*, const char* key, U32 klen);
371     SV*   hv_delete(HV*, const char* key, U32 klen, I32 flags);
372
373 If C<flags> does not include the C<G_DISCARD> flag then C<hv_delete> will
374 create and return a mortal copy of the deleted value.
375
376 And more miscellaneous functions:
377
378     void   hv_clear(HV*);
379     void   hv_undef(HV*);
380
381 Like their AV counterparts, C<hv_clear> deletes all the entries in the hash
382 table but does not actually delete the hash table.  The C<hv_undef> deletes
383 both the entries and the hash table itself.
384
385 Perl keeps the actual data in linked list of structures with a typedef of HE.
386 These contain the actual key and value pointers (plus extra administrative
387 overhead).  The key is a string pointer; the value is an C<SV*>.  However,
388 once you have an C<HE*>, to get the actual key and value, use the routines
389 specified below.
390
391     I32    hv_iterinit(HV*);
392             /* Prepares starting point to traverse hash table */
393     HE*    hv_iternext(HV*);
394             /* Get the next entry, and return a pointer to a
395                structure that has both the key and value */
396     char*  hv_iterkey(HE* entry, I32* retlen);
397             /* Get the key from an HE structure and also return
398                the length of the key string */
399     SV*    hv_iterval(HV*, HE* entry);
400             /* Return a SV pointer to the value of the HE
401                structure */
402     SV*    hv_iternextsv(HV*, char** key, I32* retlen);
403             /* This convenience routine combines hv_iternext,
404                hv_iterkey, and hv_iterval.  The key and retlen
405                arguments are return values for the key and its
406                length.  The value is returned in the SV* argument */
407
408 If you know the name of a hash variable, you can get a pointer to its HV
409 by using the following:
410
411     HV*  get_hv("package::varname", FALSE);
412
413 This returns NULL if the variable does not exist.
414
415 The hash algorithm is defined in the C<PERL_HASH(hash, key, klen)> macro:
416
417     hash = 0;
418     while (klen--)
419         hash = (hash * 33) + *key++;
420     hash = hash + (hash >> 5);                  /* after 5.6 */
421
422 The last step was added in version 5.6 to improve distribution of
423 lower bits in the resulting hash value.
424
425 See L<Understanding the Magic of Tied Hashes and Arrays> for more
426 information on how to use the hash access functions on tied hashes.
427
428 =head2 Hash API Extensions
429
430 Beginning with version 5.004, the following functions are also supported:
431
432     HE*     hv_fetch_ent  (HV* tb, SV* key, I32 lval, U32 hash);
433     HE*     hv_store_ent  (HV* tb, SV* key, SV* val, U32 hash);
434
435     bool    hv_exists_ent (HV* tb, SV* key, U32 hash);
436     SV*     hv_delete_ent (HV* tb, SV* key, I32 flags, U32 hash);
437
438     SV*     hv_iterkeysv  (HE* entry);
439
440 Note that these functions take C<SV*> keys, which simplifies writing
441 of extension code that deals with hash structures.  These functions
442 also allow passing of C<SV*> keys to C<tie> functions without forcing
443 you to stringify the keys (unlike the previous set of functions).
444
445 They also return and accept whole hash entries (C<HE*>), making their
446 use more efficient (since the hash number for a particular string
447 doesn't have to be recomputed every time).  See L<perlapi> for detailed
448 descriptions.
449
450 The following macros must always be used to access the contents of hash
451 entries.  Note that the arguments to these macros must be simple
452 variables, since they may get evaluated more than once.  See
453 L<perlapi> for detailed descriptions of these macros.
454
455     HePV(HE* he, STRLEN len)
456     HeVAL(HE* he)
457     HeHASH(HE* he)
458     HeSVKEY(HE* he)
459     HeSVKEY_force(HE* he)
460     HeSVKEY_set(HE* he, SV* sv)
461
462 These two lower level macros are defined, but must only be used when
463 dealing with keys that are not C<SV*>s:
464
465     HeKEY(HE* he)
466     HeKLEN(HE* he)
467
468 Note that both C<hv_store> and C<hv_store_ent> do not increment the
469 reference count of the stored C<val>, which is the caller's responsibility.
470 If these functions return a NULL value, the caller will usually have to
471 decrement the reference count of C<val> to avoid a memory leak.
472
473 =head2 References
474
475 References are a special type of scalar that point to other data types
476 (including references).
477
478 To create a reference, use either of the following functions:
479
480     SV* newRV_inc((SV*) thing);
481     SV* newRV_noinc((SV*) thing);
482
483 The C<thing> argument can be any of an C<SV*>, C<AV*>, or C<HV*>.  The
484 functions are identical except that C<newRV_inc> increments the reference
485 count of the C<thing>, while C<newRV_noinc> does not.  For historical
486 reasons, C<newRV> is a synonym for C<newRV_inc>.
487
488 Once you have a reference, you can use the following macro to dereference
489 the reference:
490
491     SvRV(SV*)
492
493 then call the appropriate routines, casting the returned C<SV*> to either an
494 C<AV*> or C<HV*>, if required.
495
496 To determine if an SV is a reference, you can use the following macro:
497
498     SvROK(SV*)
499
500 To discover what type of value the reference refers to, use the following
501 macro and then check the return value.
502
503     SvTYPE(SvRV(SV*))
504
505 The most useful types that will be returned are:
506
507     SVt_IV    Scalar
508     SVt_NV    Scalar
509     SVt_PV    Scalar
510     SVt_RV    Scalar
511     SVt_PVAV  Array
512     SVt_PVHV  Hash
513     SVt_PVCV  Code
514     SVt_PVGV  Glob (possible a file handle)
515     SVt_PVMG  Blessed or Magical Scalar
516
517     See the sv.h header file for more details.
518
519 =head2 Blessed References and Class Objects
520
521 References are also used to support object-oriented programming.  In the
522 OO lexicon, an object is simply a reference that has been blessed into a
523 package (or class).  Once blessed, the programmer may now use the reference
524 to access the various methods in the class.
525
526 A reference can be blessed into a package with the following function:
527
528     SV* sv_bless(SV* sv, HV* stash);
529
530 The C<sv> argument must be a reference.  The C<stash> argument specifies
531 which class the reference will belong to.  See
532 L<Stashes and Globs> for information on converting class names into stashes.
533
534 /* Still under construction */
535
536 Upgrades rv to reference if not already one.  Creates new SV for rv to
537 point to.  If C<classname> is non-null, the SV is blessed into the specified
538 class.  SV is returned.
539
540         SV* newSVrv(SV* rv, const char* classname);
541
542 Copies integer, unsigned integer or double into an SV whose reference is C<rv>.  SV is blessed
543 if C<classname> is non-null.
544
545         SV* sv_setref_iv(SV* rv, const char* classname, IV iv);
546         SV* sv_setref_uv(SV* rv, const char* classname, UV uv);
547         SV* sv_setref_nv(SV* rv, const char* classname, NV iv);
548
549 Copies the pointer value (I<the address, not the string!>) into an SV whose
550 reference is rv.  SV is blessed if C<classname> is non-null.
551
552         SV* sv_setref_pv(SV* rv, const char* classname, PV iv);
553
554 Copies string into an SV whose reference is C<rv>.  Set length to 0 to let
555 Perl calculate the string length.  SV is blessed if C<classname> is non-null.
556
557         SV* sv_setref_pvn(SV* rv, const char* classname, PV iv, STRLEN length);
558
559 Tests whether the SV is blessed into the specified class.  It does not
560 check inheritance relationships.
561
562         int  sv_isa(SV* sv, const char* name);
563
564 Tests whether the SV is a reference to a blessed object.
565
566         int  sv_isobject(SV* sv);
567
568 Tests whether the SV is derived from the specified class. SV can be either
569 a reference to a blessed object or a string containing a class name. This
570 is the function implementing the C<UNIVERSAL::isa> functionality.
571
572         bool sv_derived_from(SV* sv, const char* name);
573
574 To check if you've got an object derived from a specific class you have 
575 to write:
576
577         if (sv_isobject(sv) && sv_derived_from(sv, class)) { ... }
578
579 =head2 Creating New Variables
580
581 To create a new Perl variable with an undef value which can be accessed from
582 your Perl script, use the following routines, depending on the variable type.
583
584     SV*  get_sv("package::varname", TRUE);
585     AV*  get_av("package::varname", TRUE);
586     HV*  get_hv("package::varname", TRUE);
587
588 Notice the use of TRUE as the second parameter.  The new variable can now
589 be set, using the routines appropriate to the data type.
590
591 There are additional macros whose values may be bitwise OR'ed with the
592 C<TRUE> argument to enable certain extra features.  Those bits are:
593
594     GV_ADDMULTI Marks the variable as multiply defined, thus preventing the
595                 "Name <varname> used only once: possible typo" warning.
596     GV_ADDWARN  Issues the warning "Had to create <varname> unexpectedly" if
597                 the variable did not exist before the function was called.
598
599 If you do not specify a package name, the variable is created in the current
600 package.
601
602 =head2 Reference Counts and Mortality
603
604 Perl uses an reference count-driven garbage collection mechanism. SVs,
605 AVs, or HVs (xV for short in the following) start their life with a
606 reference count of 1.  If the reference count of an xV ever drops to 0,
607 then it will be destroyed and its memory made available for reuse.
608
609 This normally doesn't happen at the Perl level unless a variable is
610 undef'ed or the last variable holding a reference to it is changed or
611 overwritten.  At the internal level, however, reference counts can be
612 manipulated with the following macros:
613
614     int SvREFCNT(SV* sv);
615     SV* SvREFCNT_inc(SV* sv);
616     void SvREFCNT_dec(SV* sv);
617
618 However, there is one other function which manipulates the reference
619 count of its argument.  The C<newRV_inc> function, you will recall,
620 creates a reference to the specified argument.  As a side effect,
621 it increments the argument's reference count.  If this is not what
622 you want, use C<newRV_noinc> instead.
623
624 For example, imagine you want to return a reference from an XSUB function.
625 Inside the XSUB routine, you create an SV which initially has a reference
626 count of one.  Then you call C<newRV_inc>, passing it the just-created SV.
627 This returns the reference as a new SV, but the reference count of the
628 SV you passed to C<newRV_inc> has been incremented to two.  Now you
629 return the reference from the XSUB routine and forget about the SV.
630 But Perl hasn't!  Whenever the returned reference is destroyed, the
631 reference count of the original SV is decreased to one and nothing happens.
632 The SV will hang around without any way to access it until Perl itself
633 terminates.  This is a memory leak.
634
635 The correct procedure, then, is to use C<newRV_noinc> instead of
636 C<newRV_inc>.  Then, if and when the last reference is destroyed,
637 the reference count of the SV will go to zero and it will be destroyed,
638 stopping any memory leak.
639
640 There are some convenience functions available that can help with the
641 destruction of xVs.  These functions introduce the concept of "mortality".
642 An xV that is mortal has had its reference count marked to be decremented,
643 but not actually decremented, until "a short time later".  Generally the
644 term "short time later" means a single Perl statement, such as a call to
645 an XSUB function.  The actual determinant for when mortal xVs have their
646 reference count decremented depends on two macros, SAVETMPS and FREETMPS.
647 See L<perlcall> and L<perlxs> for more details on these macros.
648
649 "Mortalization" then is at its simplest a deferred C<SvREFCNT_dec>.
650 However, if you mortalize a variable twice, the reference count will
651 later be decremented twice.
652
653 You should be careful about creating mortal variables.  Strange things
654 can happen if you make the same value mortal within multiple contexts,
655 or if you make a variable mortal multiple times.
656
657 To create a mortal variable, use the functions:
658
659     SV*  sv_newmortal()
660     SV*  sv_2mortal(SV*)
661     SV*  sv_mortalcopy(SV*)
662
663 The first call creates a mortal SV, the second converts an existing
664 SV to a mortal SV (and thus defers a call to C<SvREFCNT_dec>), and the
665 third creates a mortal copy of an existing SV.
666
667 The mortal routines are not just for SVs -- AVs and HVs can be
668 made mortal by passing their address (type-casted to C<SV*>) to the
669 C<sv_2mortal> or C<sv_mortalcopy> routines.
670
671 =head2 Stashes and Globs
672
673 A "stash" is a hash that contains all of the different objects that
674 are contained within a package.  Each key of the stash is a symbol
675 name (shared by all the different types of objects that have the same
676 name), and each value in the hash table is a GV (Glob Value).  This GV
677 in turn contains references to the various objects of that name,
678 including (but not limited to) the following:
679
680     Scalar Value
681     Array Value
682     Hash Value
683     I/O Handle
684     Format
685     Subroutine
686
687 There is a single stash called "PL_defstash" that holds the items that exist
688 in the "main" package.  To get at the items in other packages, append the
689 string "::" to the package name.  The items in the "Foo" package are in
690 the stash "Foo::" in PL_defstash.  The items in the "Bar::Baz" package are
691 in the stash "Baz::" in "Bar::"'s stash.
692
693 To get the stash pointer for a particular package, use the function:
694
695     HV*  gv_stashpv(const char* name, I32 create)
696     HV*  gv_stashsv(SV*, I32 create)
697
698 The first function takes a literal string, the second uses the string stored
699 in the SV.  Remember that a stash is just a hash table, so you get back an
700 C<HV*>.  The C<create> flag will create a new package if it is set.
701
702 The name that C<gv_stash*v> wants is the name of the package whose symbol table
703 you want.  The default package is called C<main>.  If you have multiply nested
704 packages, pass their names to C<gv_stash*v>, separated by C<::> as in the Perl
705 language itself.
706
707 Alternately, if you have an SV that is a blessed reference, you can find
708 out the stash pointer by using:
709
710     HV*  SvSTASH(SvRV(SV*));
711
712 then use the following to get the package name itself:
713
714     char*  HvNAME(HV* stash);
715
716 If you need to bless or re-bless an object you can use the following
717 function:
718
719     SV*  sv_bless(SV*, HV* stash)
720
721 where the first argument, an C<SV*>, must be a reference, and the second
722 argument is a stash.  The returned C<SV*> can now be used in the same way
723 as any other SV.
724
725 For more information on references and blessings, consult L<perlref>.
726
727 =head2 Double-Typed SVs
728
729 Scalar variables normally contain only one type of value, an integer,
730 double, pointer, or reference.  Perl will automatically convert the
731 actual scalar data from the stored type into the requested type.
732
733 Some scalar variables contain more than one type of scalar data.  For
734 example, the variable C<$!> contains either the numeric value of C<errno>
735 or its string equivalent from either C<strerror> or C<sys_errlist[]>.
736
737 To force multiple data values into an SV, you must do two things: use the
738 C<sv_set*v> routines to add the additional scalar type, then set a flag
739 so that Perl will believe it contains more than one type of data.  The
740 four macros to set the flags are:
741
742         SvIOK_on
743         SvNOK_on
744         SvPOK_on
745         SvROK_on
746
747 The particular macro you must use depends on which C<sv_set*v> routine
748 you called first.  This is because every C<sv_set*v> routine turns on
749 only the bit for the particular type of data being set, and turns off
750 all the rest.
751
752 For example, to create a new Perl variable called "dberror" that contains
753 both the numeric and descriptive string error values, you could use the
754 following code:
755
756     extern int  dberror;
757     extern char *dberror_list;
758
759     SV* sv = get_sv("dberror", TRUE);
760     sv_setiv(sv, (IV) dberror);
761     sv_setpv(sv, dberror_list[dberror]);
762     SvIOK_on(sv);
763
764 If the order of C<sv_setiv> and C<sv_setpv> had been reversed, then the
765 macro C<SvPOK_on> would need to be called instead of C<SvIOK_on>.
766
767 =head2 Magic Variables
768
769 [This section still under construction.  Ignore everything here.  Post no
770 bills.  Everything not permitted is forbidden.]
771
772 Any SV may be magical, that is, it has special features that a normal
773 SV does not have.  These features are stored in the SV structure in a
774 linked list of C<struct magic>'s, typedef'ed to C<MAGIC>.
775
776     struct magic {
777         MAGIC*      mg_moremagic;
778         MGVTBL*     mg_virtual;
779         U16         mg_private;
780         char        mg_type;
781         U8          mg_flags;
782         SV*         mg_obj;
783         char*       mg_ptr;
784         I32         mg_len;
785     };
786
787 Note this is current as of patchlevel 0, and could change at any time.
788
789 =head2 Assigning Magic
790
791 Perl adds magic to an SV using the sv_magic function:
792
793     void sv_magic(SV* sv, SV* obj, int how, const char* name, I32 namlen);
794
795 The C<sv> argument is a pointer to the SV that is to acquire a new magical
796 feature.
797
798 If C<sv> is not already magical, Perl uses the C<SvUPGRADE> macro to
799 set the C<SVt_PVMG> flag for the C<sv>.  Perl then continues by adding
800 it to the beginning of the linked list of magical features.  Any prior
801 entry of the same type of magic is deleted.  Note that this can be
802 overridden, and multiple instances of the same type of magic can be
803 associated with an SV.
804
805 The C<name> and C<namlen> arguments are used to associate a string with
806 the magic, typically the name of a variable. C<namlen> is stored in the
807 C<mg_len> field and if C<name> is non-null and C<namlen> >= 0 a malloc'd
808 copy of the name is stored in C<mg_ptr> field.
809
810 The sv_magic function uses C<how> to determine which, if any, predefined
811 "Magic Virtual Table" should be assigned to the C<mg_virtual> field.
812 See the "Magic Virtual Table" section below.  The C<how> argument is also
813 stored in the C<mg_type> field.
814
815 The C<obj> argument is stored in the C<mg_obj> field of the C<MAGIC>
816 structure.  If it is not the same as the C<sv> argument, the reference
817 count of the C<obj> object is incremented.  If it is the same, or if
818 the C<how> argument is "#", or if it is a NULL pointer, then C<obj> is
819 merely stored, without the reference count being incremented.
820
821 There is also a function to add magic to an C<HV>:
822
823     void hv_magic(HV *hv, GV *gv, int how);
824
825 This simply calls C<sv_magic> and coerces the C<gv> argument into an C<SV>.
826
827 To remove the magic from an SV, call the function sv_unmagic:
828
829     void sv_unmagic(SV *sv, int type);
830
831 The C<type> argument should be equal to the C<how> value when the C<SV>
832 was initially made magical.
833
834 =head2 Magic Virtual Tables
835
836 The C<mg_virtual> field in the C<MAGIC> structure is a pointer to a
837 C<MGVTBL>, which is a structure of function pointers and stands for
838 "Magic Virtual Table" to handle the various operations that might be
839 applied to that variable.
840
841 The C<MGVTBL> has five pointers to the following routine types:
842
843     int  (*svt_get)(SV* sv, MAGIC* mg);
844     int  (*svt_set)(SV* sv, MAGIC* mg);
845     U32  (*svt_len)(SV* sv, MAGIC* mg);
846     int  (*svt_clear)(SV* sv, MAGIC* mg);
847     int  (*svt_free)(SV* sv, MAGIC* mg);
848
849 This MGVTBL structure is set at compile-time in C<perl.h> and there are
850 currently 19 types (or 21 with overloading turned on).  These different
851 structures contain pointers to various routines that perform additional
852 actions depending on which function is being called.
853
854     Function pointer    Action taken
855     ----------------    ------------
856     svt_get             Do something after the value of the SV is retrieved.
857     svt_set             Do something after the SV is assigned a value.
858     svt_len             Report on the SV's length.
859     svt_clear           Clear something the SV represents.
860     svt_free            Free any extra storage associated with the SV.
861
862 For instance, the MGVTBL structure called C<vtbl_sv> (which corresponds
863 to an C<mg_type> of '\0') contains:
864
865     { magic_get, magic_set, magic_len, 0, 0 }
866
867 Thus, when an SV is determined to be magical and of type '\0', if a get
868 operation is being performed, the routine C<magic_get> is called.  All
869 the various routines for the various magical types begin with C<magic_>.
870 NOTE: the magic routines are not considered part of the Perl API, and may
871 not be exported by the Perl library.
872
873 The current kinds of Magic Virtual Tables are:
874
875     mg_type  MGVTBL              Type of magic
876     -------  ------              ----------------------------
877     \0       vtbl_sv             Special scalar variable
878     A        vtbl_amagic         %OVERLOAD hash
879     a        vtbl_amagicelem     %OVERLOAD hash element
880     c        (none)              Holds overload table (AMT) on stash
881     B        vtbl_bm             Boyer-Moore (fast string search)
882     D        vtbl_regdata        Regex match position data (@+ and @- vars)
883     d        vtbl_regdatum       Regex match position data element
884     E        vtbl_env            %ENV hash
885     e        vtbl_envelem        %ENV hash element
886     f        vtbl_fm             Formline ('compiled' format)
887     g        vtbl_mglob          m//g target / study()ed string
888     I        vtbl_isa            @ISA array
889     i        vtbl_isaelem        @ISA array element
890     k        vtbl_nkeys          scalar(keys()) lvalue
891     L        (none)              Debugger %_<filename 
892     l        vtbl_dbline         Debugger %_<filename element
893     o        vtbl_collxfrm       Locale transformation
894     P        vtbl_pack           Tied array or hash
895     p        vtbl_packelem       Tied array or hash element
896     q        vtbl_packelem       Tied scalar or handle
897     S        vtbl_sig            %SIG hash
898     s        vtbl_sigelem        %SIG hash element
899     t        vtbl_taint          Taintedness
900     U        vtbl_uvar           Available for use by extensions
901     v        vtbl_vec            vec() lvalue
902     x        vtbl_substr         substr() lvalue
903     y        vtbl_defelem        Shadow "foreach" iterator variable /
904                                   smart parameter vivification
905     *        vtbl_glob           GV (typeglob)
906     #        vtbl_arylen         Array length ($#ary)
907     .        vtbl_pos            pos() lvalue
908     ~        (none)              Available for use by extensions
909
910 When an uppercase and lowercase letter both exist in the table, then the
911 uppercase letter is used to represent some kind of composite type (a list
912 or a hash), and the lowercase letter is used to represent an element of
913 that composite type.
914
915 The '~' and 'U' magic types are defined specifically for use by
916 extensions and will not be used by perl itself.  Extensions can use
917 '~' magic to 'attach' private information to variables (typically
918 objects).  This is especially useful because there is no way for
919 normal perl code to corrupt this private information (unlike using
920 extra elements of a hash object).
921
922 Similarly, 'U' magic can be used much like tie() to call a C function
923 any time a scalar's value is used or changed.  The C<MAGIC>'s
924 C<mg_ptr> field points to a C<ufuncs> structure:
925
926     struct ufuncs {
927         I32 (*uf_val)(IV, SV*);
928         I32 (*uf_set)(IV, SV*);
929         IV uf_index;
930     };
931
932 When the SV is read from or written to, the C<uf_val> or C<uf_set>
933 function will be called with C<uf_index> as the first arg and a
934 pointer to the SV as the second.  A simple example of how to add 'U'
935 magic is shown below.  Note that the ufuncs structure is copied by
936 sv_magic, so you can safely allocate it on the stack.
937
938     void
939     Umagic(sv)
940         SV *sv;
941     PREINIT:
942         struct ufuncs uf;
943     CODE:
944         uf.uf_val   = &my_get_fn;
945         uf.uf_set   = &my_set_fn;
946         uf.uf_index = 0;
947         sv_magic(sv, 0, 'U', (char*)&uf, sizeof(uf));
948
949 Note that because multiple extensions may be using '~' or 'U' magic,
950 it is important for extensions to take extra care to avoid conflict.
951 Typically only using the magic on objects blessed into the same class
952 as the extension is sufficient.  For '~' magic, it may also be
953 appropriate to add an I32 'signature' at the top of the private data
954 area and check that.
955
956 Also note that the C<sv_set*()> and C<sv_cat*()> functions described
957 earlier do B<not> invoke 'set' magic on their targets.  This must
958 be done by the user either by calling the C<SvSETMAGIC()> macro after
959 calling these functions, or by using one of the C<sv_set*_mg()> or
960 C<sv_cat*_mg()> functions.  Similarly, generic C code must call the
961 C<SvGETMAGIC()> macro to invoke any 'get' magic if they use an SV
962 obtained from external sources in functions that don't handle magic.
963 See L<perlapi> for a description of these functions.
964 For example, calls to the C<sv_cat*()> functions typically need to be
965 followed by C<SvSETMAGIC()>, but they don't need a prior C<SvGETMAGIC()>
966 since their implementation handles 'get' magic.
967
968 =head2 Finding Magic
969
970     MAGIC* mg_find(SV*, int type); /* Finds the magic pointer of that type */
971
972 This routine returns a pointer to the C<MAGIC> structure stored in the SV.
973 If the SV does not have that magical feature, C<NULL> is returned.  Also,
974 if the SV is not of type SVt_PVMG, Perl may core dump.
975
976     int mg_copy(SV* sv, SV* nsv, const char* key, STRLEN klen);
977
978 This routine checks to see what types of magic C<sv> has.  If the mg_type
979 field is an uppercase letter, then the mg_obj is copied to C<nsv>, but
980 the mg_type field is changed to be the lowercase letter.
981
982 =head2 Understanding the Magic of Tied Hashes and Arrays
983
984 Tied hashes and arrays are magical beasts of the 'P' magic type.
985
986 WARNING: As of the 5.004 release, proper usage of the array and hash
987 access functions requires understanding a few caveats.  Some
988 of these caveats are actually considered bugs in the API, to be fixed
989 in later releases, and are bracketed with [MAYCHANGE] below. If
990 you find yourself actually applying such information in this section, be
991 aware that the behavior may change in the future, umm, without warning.
992
993 The perl tie function associates a variable with an object that implements
994 the various GET, SET etc methods.  To perform the equivalent of the perl
995 tie function from an XSUB, you must mimic this behaviour.  The code below
996 carries out the necessary steps - firstly it creates a new hash, and then
997 creates a second hash which it blesses into the class which will implement
998 the tie methods. Lastly it ties the two hashes together, and returns a
999 reference to the new tied hash.  Note that the code below does NOT call the
1000 TIEHASH method in the MyTie class -
1001 see L<Calling Perl Routines from within C Programs> for details on how
1002 to do this.
1003
1004     SV*
1005     mytie()
1006     PREINIT:
1007         HV *hash;
1008         HV *stash;
1009         SV *tie;
1010     CODE:
1011         hash = newHV();
1012         tie = newRV_noinc((SV*)newHV());
1013         stash = gv_stashpv("MyTie", TRUE);
1014         sv_bless(tie, stash);
1015         hv_magic(hash, tie, 'P');
1016         RETVAL = newRV_noinc(hash);
1017     OUTPUT:
1018         RETVAL
1019
1020 The C<av_store> function, when given a tied array argument, merely
1021 copies the magic of the array onto the value to be "stored", using
1022 C<mg_copy>.  It may also return NULL, indicating that the value did not
1023 actually need to be stored in the array.  [MAYCHANGE] After a call to
1024 C<av_store> on a tied array, the caller will usually need to call
1025 C<mg_set(val)> to actually invoke the perl level "STORE" method on the
1026 TIEARRAY object.  If C<av_store> did return NULL, a call to
1027 C<SvREFCNT_dec(val)> will also be usually necessary to avoid a memory
1028 leak. [/MAYCHANGE]
1029
1030 The previous paragraph is applicable verbatim to tied hash access using the
1031 C<hv_store> and C<hv_store_ent> functions as well.
1032
1033 C<av_fetch> and the corresponding hash functions C<hv_fetch> and
1034 C<hv_fetch_ent> actually return an undefined mortal value whose magic
1035 has been initialized using C<mg_copy>.  Note the value so returned does not
1036 need to be deallocated, as it is already mortal.  [MAYCHANGE] But you will
1037 need to call C<mg_get()> on the returned value in order to actually invoke
1038 the perl level "FETCH" method on the underlying TIE object.  Similarly,
1039 you may also call C<mg_set()> on the return value after possibly assigning
1040 a suitable value to it using C<sv_setsv>,  which will invoke the "STORE"
1041 method on the TIE object. [/MAYCHANGE]
1042
1043 [MAYCHANGE]
1044 In other words, the array or hash fetch/store functions don't really
1045 fetch and store actual values in the case of tied arrays and hashes.  They
1046 merely call C<mg_copy> to attach magic to the values that were meant to be
1047 "stored" or "fetched".  Later calls to C<mg_get> and C<mg_set> actually
1048 do the job of invoking the TIE methods on the underlying objects.  Thus
1049 the magic mechanism currently implements a kind of lazy access to arrays
1050 and hashes.
1051
1052 Currently (as of perl version 5.004), use of the hash and array access
1053 functions requires the user to be aware of whether they are operating on
1054 "normal" hashes and arrays, or on their tied variants.  The API may be
1055 changed to provide more transparent access to both tied and normal data
1056 types in future versions.
1057 [/MAYCHANGE]
1058
1059 You would do well to understand that the TIEARRAY and TIEHASH interfaces
1060 are mere sugar to invoke some perl method calls while using the uniform hash
1061 and array syntax.  The use of this sugar imposes some overhead (typically
1062 about two to four extra opcodes per FETCH/STORE operation, in addition to
1063 the creation of all the mortal variables required to invoke the methods).
1064 This overhead will be comparatively small if the TIE methods are themselves
1065 substantial, but if they are only a few statements long, the overhead
1066 will not be insignificant.
1067
1068 =head2 Localizing changes
1069
1070 Perl has a very handy construction
1071
1072   {
1073     local $var = 2;
1074     ...
1075   }
1076
1077 This construction is I<approximately> equivalent to
1078
1079   {
1080     my $oldvar = $var;
1081     $var = 2;
1082     ...
1083     $var = $oldvar;
1084   }
1085
1086 The biggest difference is that the first construction would
1087 reinstate the initial value of $var, irrespective of how control exits
1088 the block: C<goto>, C<return>, C<die>/C<eval> etc. It is a little bit
1089 more efficient as well.
1090
1091 There is a way to achieve a similar task from C via Perl API: create a
1092 I<pseudo-block>, and arrange for some changes to be automatically
1093 undone at the end of it, either explicit, or via a non-local exit (via
1094 die()). A I<block>-like construct is created by a pair of
1095 C<ENTER>/C<LEAVE> macros (see L<perlcall/"Returning a Scalar">).
1096 Such a construct may be created specially for some important localized
1097 task, or an existing one (like boundaries of enclosing Perl
1098 subroutine/block, or an existing pair for freeing TMPs) may be
1099 used. (In the second case the overhead of additional localization must
1100 be almost negligible.) Note that any XSUB is automatically enclosed in
1101 an C<ENTER>/C<LEAVE> pair.
1102
1103 Inside such a I<pseudo-block> the following service is available:
1104
1105 =over 4
1106
1107 =item C<SAVEINT(int i)>
1108
1109 =item C<SAVEIV(IV i)>
1110
1111 =item C<SAVEI32(I32 i)>
1112
1113 =item C<SAVELONG(long i)>
1114
1115 These macros arrange things to restore the value of integer variable
1116 C<i> at the end of enclosing I<pseudo-block>.
1117
1118 =item C<SAVESPTR(s)>
1119
1120 =item C<SAVEPPTR(p)>
1121
1122 These macros arrange things to restore the value of pointers C<s> and
1123 C<p>. C<s> must be a pointer of a type which survives conversion to
1124 C<SV*> and back, C<p> should be able to survive conversion to C<char*>
1125 and back.
1126
1127 =item C<SAVEFREESV(SV *sv)>
1128
1129 The refcount of C<sv> would be decremented at the end of
1130 I<pseudo-block>.  This is similar to C<sv_2mortal> in that it is also a
1131 mechanism for doing a delayed C<SvREFCNT_dec>.  However, while C<sv_2mortal>
1132 extends the lifetime of C<sv> until the beginning of the next statement,
1133 C<SAVEFREESV> extends it until the end of the enclosing scope.  These
1134 lifetimes can be wildly different.
1135
1136 Also compare C<SAVEMORTALIZESV>.
1137
1138 =item C<SAVEMORTALIZESV(SV *sv)>
1139
1140 Just like C<SAVEFREESV>, but mortalizes C<sv> at the end of the current
1141 scope instead of decrementing its reference count.  This usually has the
1142 effect of keeping C<sv> alive until the statement that called the currently
1143 live scope has finished executing.
1144
1145 =item C<SAVEFREEOP(OP *op)>
1146
1147 The C<OP *> is op_free()ed at the end of I<pseudo-block>.
1148
1149 =item C<SAVEFREEPV(p)>
1150
1151 The chunk of memory which is pointed to by C<p> is Safefree()ed at the
1152 end of I<pseudo-block>.
1153
1154 =item C<SAVECLEARSV(SV *sv)>
1155
1156 Clears a slot in the current scratchpad which corresponds to C<sv> at
1157 the end of I<pseudo-block>.
1158
1159 =item C<SAVEDELETE(HV *hv, char *key, I32 length)>
1160
1161 The key C<key> of C<hv> is deleted at the end of I<pseudo-block>. The
1162 string pointed to by C<key> is Safefree()ed.  If one has a I<key> in
1163 short-lived storage, the corresponding string may be reallocated like
1164 this:
1165
1166   SAVEDELETE(PL_defstash, savepv(tmpbuf), strlen(tmpbuf));
1167
1168 =item C<SAVEDESTRUCTOR(DESTRUCTORFUNC_NOCONTEXT_t f, void *p)>
1169
1170 At the end of I<pseudo-block> the function C<f> is called with the
1171 only argument C<p>.
1172
1173 =item C<SAVEDESTRUCTOR_X(DESTRUCTORFUNC_t f, void *p)>
1174
1175 At the end of I<pseudo-block> the function C<f> is called with the
1176 implicit context argument (if any), and C<p>.
1177
1178 =item C<SAVESTACK_POS()>
1179
1180 The current offset on the Perl internal stack (cf. C<SP>) is restored
1181 at the end of I<pseudo-block>.
1182
1183 =back
1184
1185 The following API list contains functions, thus one needs to
1186 provide pointers to the modifiable data explicitly (either C pointers,
1187 or Perlish C<GV *>s).  Where the above macros take C<int>, a similar 
1188 function takes C<int *>.
1189
1190 =over 4
1191
1192 =item C<SV* save_scalar(GV *gv)>
1193
1194 Equivalent to Perl code C<local $gv>.
1195
1196 =item C<AV* save_ary(GV *gv)>
1197
1198 =item C<HV* save_hash(GV *gv)>
1199
1200 Similar to C<save_scalar>, but localize C<@gv> and C<%gv>.
1201
1202 =item C<void save_item(SV *item)>
1203
1204 Duplicates the current value of C<SV>, on the exit from the current
1205 C<ENTER>/C<LEAVE> I<pseudo-block> will restore the value of C<SV>
1206 using the stored value.
1207
1208 =item C<void save_list(SV **sarg, I32 maxsarg)>
1209
1210 A variant of C<save_item> which takes multiple arguments via an array
1211 C<sarg> of C<SV*> of length C<maxsarg>.
1212
1213 =item C<SV* save_svref(SV **sptr)>
1214
1215 Similar to C<save_scalar>, but will reinstate a C<SV *>.
1216
1217 =item C<void save_aptr(AV **aptr)>
1218
1219 =item C<void save_hptr(HV **hptr)>
1220
1221 Similar to C<save_svref>, but localize C<AV *> and C<HV *>.
1222
1223 =back
1224
1225 The C<Alias> module implements localization of the basic types within the
1226 I<caller's scope>.  People who are interested in how to localize things in
1227 the containing scope should take a look there too.
1228
1229 =head1 Subroutines
1230
1231 =head2 XSUBs and the Argument Stack
1232
1233 The XSUB mechanism is a simple way for Perl programs to access C subroutines.
1234 An XSUB routine will have a stack that contains the arguments from the Perl
1235 program, and a way to map from the Perl data structures to a C equivalent.
1236
1237 The stack arguments are accessible through the C<ST(n)> macro, which returns
1238 the C<n>'th stack argument.  Argument 0 is the first argument passed in the
1239 Perl subroutine call.  These arguments are C<SV*>, and can be used anywhere
1240 an C<SV*> is used.
1241
1242 Most of the time, output from the C routine can be handled through use of
1243 the RETVAL and OUTPUT directives.  However, there are some cases where the
1244 argument stack is not already long enough to handle all the return values.
1245 An example is the POSIX tzname() call, which takes no arguments, but returns
1246 two, the local time zone's standard and summer time abbreviations.
1247
1248 To handle this situation, the PPCODE directive is used and the stack is
1249 extended using the macro:
1250
1251     EXTEND(SP, num);
1252
1253 where C<SP> is the macro that represents the local copy of the stack pointer,
1254 and C<num> is the number of elements the stack should be extended by.
1255
1256 Now that there is room on the stack, values can be pushed on it using the
1257 macros to push IVs, doubles, strings, and SV pointers respectively:
1258
1259     PUSHi(IV)
1260     PUSHn(double)
1261     PUSHp(char*, I32)
1262     PUSHs(SV*)
1263
1264 And now the Perl program calling C<tzname>, the two values will be assigned
1265 as in:
1266
1267     ($standard_abbrev, $summer_abbrev) = POSIX::tzname;
1268
1269 An alternate (and possibly simpler) method to pushing values on the stack is
1270 to use the macros:
1271
1272     XPUSHi(IV)
1273     XPUSHn(double)
1274     XPUSHp(char*, I32)
1275     XPUSHs(SV*)
1276
1277 These macros automatically adjust the stack for you, if needed.  Thus, you
1278 do not need to call C<EXTEND> to extend the stack.
1279 However, see L</Putting a C value on Perl stack>
1280
1281 For more information, consult L<perlxs> and L<perlxstut>.
1282
1283 =head2 Calling Perl Routines from within C Programs
1284
1285 There are four routines that can be used to call a Perl subroutine from
1286 within a C program.  These four are:
1287
1288     I32  call_sv(SV*, I32);
1289     I32  call_pv(const char*, I32);
1290     I32  call_method(const char*, I32);
1291     I32  call_argv(const char*, I32, register char**);
1292
1293 The routine most often used is C<call_sv>.  The C<SV*> argument
1294 contains either the name of the Perl subroutine to be called, or a
1295 reference to the subroutine.  The second argument consists of flags
1296 that control the context in which the subroutine is called, whether
1297 or not the subroutine is being passed arguments, how errors should be
1298 trapped, and how to treat return values.
1299
1300 All four routines return the number of arguments that the subroutine returned
1301 on the Perl stack.
1302
1303 These routines used to be called C<perl_call_sv> etc., before Perl v5.6.0,
1304 but those names are now deprecated; macros of the same name are provided for
1305 compatibility.
1306
1307 When using any of these routines (except C<call_argv>), the programmer
1308 must manipulate the Perl stack.  These include the following macros and
1309 functions:
1310
1311     dSP
1312     SP
1313     PUSHMARK()
1314     PUTBACK
1315     SPAGAIN
1316     ENTER
1317     SAVETMPS
1318     FREETMPS
1319     LEAVE
1320     XPUSH*()
1321     POP*()
1322
1323 For a detailed description of calling conventions from C to Perl,
1324 consult L<perlcall>.
1325
1326 =head2 Memory Allocation
1327
1328 All memory meant to be used with the Perl API functions should be manipulated
1329 using the macros described in this section.  The macros provide the necessary
1330 transparency between differences in the actual malloc implementation that is
1331 used within perl.
1332
1333 It is suggested that you enable the version of malloc that is distributed
1334 with Perl.  It keeps pools of various sizes of unallocated memory in
1335 order to satisfy allocation requests more quickly.  However, on some
1336 platforms, it may cause spurious malloc or free errors.
1337
1338     New(x, pointer, number, type);
1339     Newc(x, pointer, number, type, cast);
1340     Newz(x, pointer, number, type);
1341
1342 These three macros are used to initially allocate memory.
1343
1344 The first argument C<x> was a "magic cookie" that was used to keep track
1345 of who called the macro, to help when debugging memory problems.  However,
1346 the current code makes no use of this feature (most Perl developers now
1347 use run-time memory checkers), so this argument can be any number.
1348
1349 The second argument C<pointer> should be the name of a variable that will
1350 point to the newly allocated memory.
1351
1352 The third and fourth arguments C<number> and C<type> specify how many of
1353 the specified type of data structure should be allocated.  The argument
1354 C<type> is passed to C<sizeof>.  The final argument to C<Newc>, C<cast>,
1355 should be used if the C<pointer> argument is different from the C<type>
1356 argument.
1357
1358 Unlike the C<New> and C<Newc> macros, the C<Newz> macro calls C<memzero>
1359 to zero out all the newly allocated memory.
1360
1361     Renew(pointer, number, type);
1362     Renewc(pointer, number, type, cast);
1363     Safefree(pointer)
1364
1365 These three macros are used to change a memory buffer size or to free a
1366 piece of memory no longer needed.  The arguments to C<Renew> and C<Renewc>
1367 match those of C<New> and C<Newc> with the exception of not needing the
1368 "magic cookie" argument.
1369
1370     Move(source, dest, number, type);
1371     Copy(source, dest, number, type);
1372     Zero(dest, number, type);
1373
1374 These three macros are used to move, copy, or zero out previously allocated
1375 memory.  The C<source> and C<dest> arguments point to the source and
1376 destination starting points.  Perl will move, copy, or zero out C<number>
1377 instances of the size of the C<type> data structure (using the C<sizeof>
1378 function).
1379
1380 =head2 PerlIO
1381
1382 The most recent development releases of Perl has been experimenting with
1383 removing Perl's dependency on the "normal" standard I/O suite and allowing
1384 other stdio implementations to be used.  This involves creating a new
1385 abstraction layer that then calls whichever implementation of stdio Perl
1386 was compiled with.  All XSUBs should now use the functions in the PerlIO
1387 abstraction layer and not make any assumptions about what kind of stdio
1388 is being used.
1389
1390 For a complete description of the PerlIO abstraction, consult L<perlapio>.
1391
1392 =head2 Putting a C value on Perl stack
1393
1394 A lot of opcodes (this is an elementary operation in the internal perl
1395 stack machine) put an SV* on the stack. However, as an optimization
1396 the corresponding SV is (usually) not recreated each time. The opcodes
1397 reuse specially assigned SVs (I<target>s) which are (as a corollary)
1398 not constantly freed/created.
1399
1400 Each of the targets is created only once (but see
1401 L<Scratchpads and recursion> below), and when an opcode needs to put
1402 an integer, a double, or a string on stack, it just sets the
1403 corresponding parts of its I<target> and puts the I<target> on stack.
1404
1405 The macro to put this target on stack is C<PUSHTARG>, and it is
1406 directly used in some opcodes, as well as indirectly in zillions of
1407 others, which use it via C<(X)PUSH[pni]>.
1408
1409 Because the target is reused, you must be careful when pushing multiple
1410 values on the stack. The following code will not do what you think:
1411
1412     XPUSHi(10);
1413     XPUSHi(20);
1414
1415 This translates as "set C<TARG> to 10, push a pointer to C<TARG> onto
1416 the stack; set C<TARG> to 20, push a pointer to C<TARG> onto the stack".
1417 At the end of the operation, the stack does not contain the values 10
1418 and 20, but actually contains two pointers to C<TARG>, which we have set
1419 to 20. If you need to push multiple different values, use C<XPUSHs>,
1420 which bypasses C<TARG>.
1421
1422 On a related note, if you do use C<(X)PUSH[npi]>, then you're going to
1423 need a C<dTARG> in your variable declarations so that the C<*PUSH*>
1424 macros can make use of the local variable C<TARG>. 
1425
1426 =head2 Scratchpads
1427
1428 The question remains on when the SVs which are I<target>s for opcodes
1429 are created. The answer is that they are created when the current unit --
1430 a subroutine or a file (for opcodes for statements outside of
1431 subroutines) -- is compiled. During this time a special anonymous Perl
1432 array is created, which is called a scratchpad for the current
1433 unit.
1434
1435 A scratchpad keeps SVs which are lexicals for the current unit and are
1436 targets for opcodes. One can deduce that an SV lives on a scratchpad
1437 by looking on its flags: lexicals have C<SVs_PADMY> set, and
1438 I<target>s have C<SVs_PADTMP> set.
1439
1440 The correspondence between OPs and I<target>s is not 1-to-1. Different
1441 OPs in the compile tree of the unit can use the same target, if this
1442 would not conflict with the expected life of the temporary.
1443
1444 =head2 Scratchpads and recursion
1445
1446 In fact it is not 100% true that a compiled unit contains a pointer to
1447 the scratchpad AV. In fact it contains a pointer to an AV of
1448 (initially) one element, and this element is the scratchpad AV. Why do
1449 we need an extra level of indirection?
1450
1451 The answer is B<recursion>, and maybe (sometime soon) B<threads>. Both
1452 these can create several execution pointers going into the same
1453 subroutine. For the subroutine-child not write over the temporaries
1454 for the subroutine-parent (lifespan of which covers the call to the
1455 child), the parent and the child should have different
1456 scratchpads. (I<And> the lexicals should be separate anyway!)
1457
1458 So each subroutine is born with an array of scratchpads (of length 1).
1459 On each entry to the subroutine it is checked that the current
1460 depth of the recursion is not more than the length of this array, and
1461 if it is, new scratchpad is created and pushed into the array.
1462
1463 The I<target>s on this scratchpad are C<undef>s, but they are already
1464 marked with correct flags.
1465
1466 =head1 Compiled code
1467
1468 =head2 Code tree
1469
1470 Here we describe the internal form your code is converted to by
1471 Perl. Start with a simple example:
1472
1473   $a = $b + $c;
1474
1475 This is converted to a tree similar to this one:
1476
1477              assign-to
1478            /           \
1479           +             $a
1480         /   \
1481       $b     $c
1482
1483 (but slightly more complicated).  This tree reflects the way Perl
1484 parsed your code, but has nothing to do with the execution order.
1485 There is an additional "thread" going through the nodes of the tree
1486 which shows the order of execution of the nodes.  In our simplified
1487 example above it looks like:
1488
1489      $b ---> $c ---> + ---> $a ---> assign-to
1490
1491 But with the actual compile tree for C<$a = $b + $c> it is different:
1492 some nodes I<optimized away>.  As a corollary, though the actual tree
1493 contains more nodes than our simplified example, the execution order
1494 is the same as in our example.
1495
1496 =head2 Examining the tree
1497
1498 If you have your perl compiled for debugging (usually done with C<-D
1499 optimize=-g> on C<Configure> command line), you may examine the
1500 compiled tree by specifying C<-Dx> on the Perl command line.  The
1501 output takes several lines per node, and for C<$b+$c> it looks like
1502 this:
1503
1504     5           TYPE = add  ===> 6
1505                 TARG = 1
1506                 FLAGS = (SCALAR,KIDS)
1507                 {
1508                     TYPE = null  ===> (4)
1509                       (was rv2sv)
1510                     FLAGS = (SCALAR,KIDS)
1511                     {
1512     3                   TYPE = gvsv  ===> 4
1513                         FLAGS = (SCALAR)
1514                         GV = main::b
1515                     }
1516                 }
1517                 {
1518                     TYPE = null  ===> (5)
1519                       (was rv2sv)
1520                     FLAGS = (SCALAR,KIDS)
1521                     {
1522     4                   TYPE = gvsv  ===> 5
1523                         FLAGS = (SCALAR)
1524                         GV = main::c
1525                     }
1526                 }
1527
1528 This tree has 5 nodes (one per C<TYPE> specifier), only 3 of them are
1529 not optimized away (one per number in the left column).  The immediate
1530 children of the given node correspond to C<{}> pairs on the same level
1531 of indentation, thus this listing corresponds to the tree:
1532
1533                    add
1534                  /     \
1535                null    null
1536                 |       |
1537                gvsv    gvsv
1538
1539 The execution order is indicated by C<===E<gt>> marks, thus it is C<3
1540 4 5 6> (node C<6> is not included into above listing), i.e.,
1541 C<gvsv gvsv add whatever>.
1542
1543 Each of these nodes represents an op, a fundamental operation inside the
1544 Perl core. The code which implements each operation can be found in the
1545 F<pp*.c> files; the function which implements the op with type C<gvsv>
1546 is C<pp_gvsv>, and so on. As the tree above shows, different ops have
1547 different numbers of children: C<add> is a binary operator, as one would
1548 expect, and so has two children. To accommodate the various different
1549 numbers of children, there are various types of op data structure, and
1550 they link together in different ways.
1551
1552 The simplest type of op structure is C<OP>: this has no children. Unary
1553 operators, C<UNOP>s, have one child, and this is pointed to by the
1554 C<op_first> field. Binary operators (C<BINOP>s) have not only an
1555 C<op_first> field but also an C<op_last> field. The most complex type of
1556 op is a C<LISTOP>, which has any number of children. In this case, the
1557 first child is pointed to by C<op_first> and the last child by
1558 C<op_last>. The children in between can be found by iteratively
1559 following the C<op_sibling> pointer from the first child to the last.
1560
1561 There are also two other op types: a C<PMOP> holds a regular expression,
1562 and has no children, and a C<LOOP> may or may not have children. If the
1563 C<op_children> field is non-zero, it behaves like a C<LISTOP>. To
1564 complicate matters, if a C<UNOP> is actually a C<null> op after
1565 optimization (see L</Compile pass 2: context propagation>) it will still
1566 have children in accordance with its former type.
1567
1568 =head2 Compile pass 1: check routines
1569
1570 The tree is created by the compiler while I<yacc> code feeds it
1571 the constructions it recognizes. Since I<yacc> works bottom-up, so does
1572 the first pass of perl compilation.
1573
1574 What makes this pass interesting for perl developers is that some
1575 optimization may be performed on this pass.  This is optimization by
1576 so-called "check routines".  The correspondence between node names
1577 and corresponding check routines is described in F<opcode.pl> (do not
1578 forget to run C<make regen_headers> if you modify this file).
1579
1580 A check routine is called when the node is fully constructed except
1581 for the execution-order thread.  Since at this time there are no
1582 back-links to the currently constructed node, one can do most any
1583 operation to the top-level node, including freeing it and/or creating
1584 new nodes above/below it.
1585
1586 The check routine returns the node which should be inserted into the
1587 tree (if the top-level node was not modified, check routine returns
1588 its argument).
1589
1590 By convention, check routines have names C<ck_*>. They are usually
1591 called from C<new*OP> subroutines (or C<convert>) (which in turn are
1592 called from F<perly.y>).
1593
1594 =head2 Compile pass 1a: constant folding
1595
1596 Immediately after the check routine is called the returned node is
1597 checked for being compile-time executable.  If it is (the value is
1598 judged to be constant) it is immediately executed, and a I<constant>
1599 node with the "return value" of the corresponding subtree is
1600 substituted instead.  The subtree is deleted.
1601
1602 If constant folding was not performed, the execution-order thread is
1603 created.
1604
1605 =head2 Compile pass 2: context propagation
1606
1607 When a context for a part of compile tree is known, it is propagated
1608 down through the tree.  At this time the context can have 5 values
1609 (instead of 2 for runtime context): void, boolean, scalar, list, and
1610 lvalue.  In contrast with the pass 1 this pass is processed from top
1611 to bottom: a node's context determines the context for its children.
1612
1613 Additional context-dependent optimizations are performed at this time.
1614 Since at this moment the compile tree contains back-references (via
1615 "thread" pointers), nodes cannot be free()d now.  To allow
1616 optimized-away nodes at this stage, such nodes are null()ified instead
1617 of free()ing (i.e. their type is changed to OP_NULL).
1618
1619 =head2 Compile pass 3: peephole optimization
1620
1621 After the compile tree for a subroutine (or for an C<eval> or a file)
1622 is created, an additional pass over the code is performed. This pass
1623 is neither top-down or bottom-up, but in the execution order (with
1624 additional complications for conditionals).  These optimizations are
1625 done in the subroutine peep().  Optimizations performed at this stage
1626 are subject to the same restrictions as in the pass 2.
1627
1628 =head1 Examining internal data structures with the C<dump> functions
1629
1630 To aid debugging, the source file F<dump.c> contains a number of
1631 functions which produce formatted output of internal data structures.
1632
1633 The most commonly used of these functions is C<Perl_sv_dump>; it's used
1634 for dumping SVs, AVs, HVs, and CVs. The C<Devel::Peek> module calls
1635 C<sv_dump> to produce debugging output from Perl-space, so users of that
1636 module should already be familiar with its format. 
1637
1638 C<Perl_op_dump> can be used to dump an C<OP> structure or any of its
1639 derivatives, and produces output similiar to C<perl -Dx>; in fact,
1640 C<Perl_dump_eval> will dump the main root of the code being evaluated,
1641 exactly like C<-Dx>.
1642
1643 Other useful functions are C<Perl_dump_sub>, which turns a C<GV> into an
1644 op tree, C<Perl_dump_packsubs> which calls C<Perl_dump_sub> on all the
1645 subroutines in a package like so: (Thankfully, these are all xsubs, so
1646 there is no op tree)
1647
1648     (gdb) print Perl_dump_packsubs(PL_defstash)
1649
1650     SUB attributes::bootstrap = (xsub 0x811fedc 0)
1651
1652     SUB UNIVERSAL::can = (xsub 0x811f50c 0)
1653
1654     SUB UNIVERSAL::isa = (xsub 0x811f304 0)
1655
1656     SUB UNIVERSAL::VERSION = (xsub 0x811f7ac 0)
1657
1658     SUB DynaLoader::boot_DynaLoader = (xsub 0x805b188 0)
1659
1660 and C<Perl_dump_all>, which dumps all the subroutines in the stash and
1661 the op tree of the main root.
1662
1663 =head1 How multiple interpreters and concurrency are supported
1664
1665 =head2 Background and PERL_IMPLICIT_CONTEXT
1666
1667 The Perl interpreter can be regarded as a closed box: it has an API
1668 for feeding it code or otherwise making it do things, but it also has
1669 functions for its own use.  This smells a lot like an object, and
1670 there are ways for you to build Perl so that you can have multiple
1671 interpreters, with one interpreter represented either as a C++ object,
1672 a C structure, or inside a thread.  The thread, the C structure, or
1673 the C++ object will contain all the context, the state of that
1674 interpreter.
1675
1676 Three macros control the major Perl build flavors: MULTIPLICITY,
1677 USE_THREADS and PERL_OBJECT.  The MULTIPLICITY build has a C structure
1678 that packages all the interpreter state, there is a similar thread-specific
1679 data structure under USE_THREADS, and the (now deprecated) PERL_OBJECT
1680 build has a C++ class to maintain interpreter state.  In all three cases,
1681 PERL_IMPLICIT_CONTEXT is also normally defined, and enables the
1682 support for passing in a "hidden" first argument that represents all three
1683 data structures.
1684
1685 All this obviously requires a way for the Perl internal functions to be
1686 C++ methods, subroutines taking some kind of structure as the first
1687 argument, or subroutines taking nothing as the first argument.  To
1688 enable these three very different ways of building the interpreter,
1689 the Perl source (as it does in so many other situations) makes heavy
1690 use of macros and subroutine naming conventions.
1691
1692 First problem: deciding which functions will be public API functions and
1693 which will be private.  All functions whose names begin C<S_> are private 
1694 (think "S" for "secret" or "static").  All other functions begin with
1695 "Perl_", but just because a function begins with "Perl_" does not mean it is
1696 part of the API. (See L</Internal Functions>.) The easiest way to be B<sure> a 
1697 function is part of the API is to find its entry in L<perlapi>.  
1698 If it exists in L<perlapi>, it's part of the API.  If it doesn't, and you 
1699 think it should be (i.e., you need it for your extension), send mail via 
1700 L<perlbug> explaining why you think it should be.
1701
1702 Second problem: there must be a syntax so that the same subroutine
1703 declarations and calls can pass a structure as their first argument,
1704 or pass nothing.  To solve this, the subroutines are named and
1705 declared in a particular way.  Here's a typical start of a static
1706 function used within the Perl guts:
1707
1708   STATIC void
1709   S_incline(pTHX_ char *s)
1710
1711 STATIC becomes "static" in C, and is #define'd to nothing in C++.
1712
1713 A public function (i.e. part of the internal API, but not necessarily
1714 sanctioned for use in extensions) begins like this:
1715
1716   void
1717   Perl_sv_setsv(pTHX_ SV* dsv, SV* ssv)
1718
1719 C<pTHX_> is one of a number of macros (in perl.h) that hide the
1720 details of the interpreter's context.  THX stands for "thread", "this",
1721 or "thingy", as the case may be.  (And no, George Lucas is not involved. :-)
1722 The first character could be 'p' for a B<p>rototype, 'a' for B<a>rgument,
1723 or 'd' for B<d>eclaration, so we have C<pTHX>, C<aTHX> and C<dTHX>, and
1724 their variants.
1725
1726 When Perl is built without options that set PERL_IMPLICIT_CONTEXT, there is no
1727 first argument containing the interpreter's context.  The trailing underscore
1728 in the pTHX_ macro indicates that the macro expansion needs a comma
1729 after the context argument because other arguments follow it.  If
1730 PERL_IMPLICIT_CONTEXT is not defined, pTHX_ will be ignored, and the
1731 subroutine is not prototyped to take the extra argument.  The form of the
1732 macro without the trailing underscore is used when there are no additional
1733 explicit arguments.
1734
1735 When a core function calls another, it must pass the context.  This
1736 is normally hidden via macros.  Consider C<sv_setsv>.  It expands into
1737 something like this:
1738
1739     ifdef PERL_IMPLICIT_CONTEXT
1740       define sv_setsv(a,b)      Perl_sv_setsv(aTHX_ a, b)
1741       /* can't do this for vararg functions, see below */
1742     else
1743       define sv_setsv           Perl_sv_setsv
1744     endif
1745
1746 This works well, and means that XS authors can gleefully write:
1747
1748     sv_setsv(foo, bar);
1749
1750 and still have it work under all the modes Perl could have been
1751 compiled with.
1752
1753 Under PERL_OBJECT in the core, that will translate to either:
1754
1755     CPerlObj::Perl_sv_setsv(foo,bar);  # in CPerlObj functions,
1756                                        # C++ takes care of 'this'
1757   or
1758
1759     pPerl->Perl_sv_setsv(foo,bar);     # in truly static functions,
1760                                        # see objXSUB.h
1761
1762 Under PERL_OBJECT in extensions (aka PERL_CAPI), or under
1763 MULTIPLICITY/USE_THREADS with PERL_IMPLICIT_CONTEXT in both core
1764 and extensions, it will become:
1765
1766     Perl_sv_setsv(aTHX_ foo, bar);     # the canonical Perl "API"
1767                                        # for all build flavors
1768
1769 This doesn't work so cleanly for varargs functions, though, as macros
1770 imply that the number of arguments is known in advance.  Instead we
1771 either need to spell them out fully, passing C<aTHX_> as the first
1772 argument (the Perl core tends to do this with functions like
1773 Perl_warner), or use a context-free version.
1774
1775 The context-free version of Perl_warner is called
1776 Perl_warner_nocontext, and does not take the extra argument.  Instead
1777 it does dTHX; to get the context from thread-local storage.  We
1778 C<#define warner Perl_warner_nocontext> so that extensions get source
1779 compatibility at the expense of performance.  (Passing an arg is
1780 cheaper than grabbing it from thread-local storage.)
1781
1782 You can ignore [pad]THX[xo] when browsing the Perl headers/sources.
1783 Those are strictly for use within the core.  Extensions and embedders
1784 need only be aware of [pad]THX.
1785
1786 =head2 So what happened to dTHR?
1787
1788 C<dTHR> was introduced in perl 5.005 to support the older thread model.
1789 The older thread model now uses the C<THX> mechanism to pass context
1790 pointers around, so C<dTHR> is not useful any more.  Perl 5.6.0 and
1791 later still have it for backward source compatibility, but it is defined
1792 to be a no-op.
1793
1794 =head2 How do I use all this in extensions?
1795
1796 When Perl is built with PERL_IMPLICIT_CONTEXT, extensions that call
1797 any functions in the Perl API will need to pass the initial context
1798 argument somehow.  The kicker is that you will need to write it in
1799 such a way that the extension still compiles when Perl hasn't been
1800 built with PERL_IMPLICIT_CONTEXT enabled.
1801
1802 There are three ways to do this.  First, the easy but inefficient way,
1803 which is also the default, in order to maintain source compatibility
1804 with extensions: whenever XSUB.h is #included, it redefines the aTHX
1805 and aTHX_ macros to call a function that will return the context.
1806 Thus, something like:
1807
1808         sv_setsv(asv, bsv);
1809
1810 in your extension will translate to this when PERL_IMPLICIT_CONTEXT is
1811 in effect:
1812
1813         Perl_sv_setsv(Perl_get_context(), asv, bsv);
1814
1815 or to this otherwise:
1816
1817         Perl_sv_setsv(asv, bsv);
1818
1819 You have to do nothing new in your extension to get this; since
1820 the Perl library provides Perl_get_context(), it will all just
1821 work.
1822
1823 The second, more efficient way is to use the following template for
1824 your Foo.xs:
1825
1826         #define PERL_NO_GET_CONTEXT     /* we want efficiency */
1827         #include "EXTERN.h"
1828         #include "perl.h"
1829         #include "XSUB.h"
1830
1831         static my_private_function(int arg1, int arg2);
1832
1833         static SV *
1834         my_private_function(int arg1, int arg2)
1835         {
1836             dTHX;       /* fetch context */
1837             ... call many Perl API functions ...
1838         }
1839
1840         [... etc ...]
1841
1842         MODULE = Foo            PACKAGE = Foo
1843
1844         /* typical XSUB */
1845
1846         void
1847         my_xsub(arg)
1848                 int arg
1849             CODE:
1850                 my_private_function(arg, 10);
1851
1852 Note that the only two changes from the normal way of writing an
1853 extension is the addition of a C<#define PERL_NO_GET_CONTEXT> before
1854 including the Perl headers, followed by a C<dTHX;> declaration at
1855 the start of every function that will call the Perl API.  (You'll
1856 know which functions need this, because the C compiler will complain
1857 that there's an undeclared identifier in those functions.)  No changes
1858 are needed for the XSUBs themselves, because the XS() macro is
1859 correctly defined to pass in the implicit context if needed.
1860
1861 The third, even more efficient way is to ape how it is done within
1862 the Perl guts:
1863
1864
1865         #define PERL_NO_GET_CONTEXT     /* we want efficiency */
1866         #include "EXTERN.h"
1867         #include "perl.h"
1868         #include "XSUB.h"
1869
1870         /* pTHX_ only needed for functions that call Perl API */
1871         static my_private_function(pTHX_ int arg1, int arg2);
1872
1873         static SV *
1874         my_private_function(pTHX_ int arg1, int arg2)
1875         {
1876             /* dTHX; not needed here, because THX is an argument */
1877             ... call Perl API functions ...
1878         }
1879
1880         [... etc ...]
1881
1882         MODULE = Foo            PACKAGE = Foo
1883
1884         /* typical XSUB */
1885
1886         void
1887         my_xsub(arg)
1888                 int arg
1889             CODE:
1890                 my_private_function(aTHX_ arg, 10);
1891
1892 This implementation never has to fetch the context using a function
1893 call, since it is always passed as an extra argument.  Depending on
1894 your needs for simplicity or efficiency, you may mix the previous
1895 two approaches freely.
1896
1897 Never add a comma after C<pTHX> yourself--always use the form of the
1898 macro with the underscore for functions that take explicit arguments,
1899 or the form without the argument for functions with no explicit arguments.
1900
1901 =head2 Should I do anything special if I call perl from multiple threads?
1902
1903 If you create interpreters in one thread and then proceed to call them in
1904 another, you need to make sure perl's own Thread Local Storage (TLS) slot is
1905 initialized correctly in each of those threads.
1906
1907 The C<perl_alloc> and C<perl_clone> API functions will automatically set
1908 the TLS slot to the interpreter they created, so that there is no need to do
1909 anything special if the interpreter is always accessed in the same thread that
1910 created it, and that thread did not create or call any other interpreters
1911 afterwards.  If that is not the case, you have to set the TLS slot of the
1912 thread before calling any functions in the Perl API on that particular
1913 interpreter.  This is done by calling the C<PERL_SET_CONTEXT> macro in that
1914 thread as the first thing you do:
1915
1916         /* do this before doing anything else with some_perl */
1917         PERL_SET_CONTEXT(some_perl);
1918
1919         ... other Perl API calls on some_perl go here ...
1920
1921 =head2 Future Plans and PERL_IMPLICIT_SYS
1922
1923 Just as PERL_IMPLICIT_CONTEXT provides a way to bundle up everything
1924 that the interpreter knows about itself and pass it around, so too are
1925 there plans to allow the interpreter to bundle up everything it knows
1926 about the environment it's running on.  This is enabled with the
1927 PERL_IMPLICIT_SYS macro.  Currently it only works with PERL_OBJECT
1928 and USE_THREADS on Windows (see inside iperlsys.h).
1929
1930 This allows the ability to provide an extra pointer (called the "host"
1931 environment) for all the system calls.  This makes it possible for
1932 all the system stuff to maintain their own state, broken down into
1933 seven C structures.  These are thin wrappers around the usual system
1934 calls (see win32/perllib.c) for the default perl executable, but for a
1935 more ambitious host (like the one that would do fork() emulation) all
1936 the extra work needed to pretend that different interpreters are
1937 actually different "processes", would be done here.
1938
1939 The Perl engine/interpreter and the host are orthogonal entities.
1940 There could be one or more interpreters in a process, and one or
1941 more "hosts", with free association between them.
1942
1943 =head1 Internal Functions
1944
1945 All of Perl's internal functions which will be exposed to the outside
1946 world are be prefixed by C<Perl_> so that they will not conflict with XS
1947 functions or functions used in a program in which Perl is embedded.
1948 Similarly, all global variables begin with C<PL_>. (By convention,
1949 static functions start with C<S_>)
1950
1951 Inside the Perl core, you can get at the functions either with or
1952 without the C<Perl_> prefix, thanks to a bunch of defines that live in
1953 F<embed.h>. This header file is generated automatically from
1954 F<embed.pl>. F<embed.pl> also creates the prototyping header files for
1955 the internal functions, generates the documentation and a lot of other
1956 bits and pieces. It's important that when you add a new function to the
1957 core or change an existing one, you change the data in the table at the
1958 end of F<embed.pl> as well. Here's a sample entry from that table:
1959
1960     Apd |SV**   |av_fetch   |AV* ar|I32 key|I32 lval
1961
1962 The second column is the return type, the third column the name. Columns
1963 after that are the arguments. The first column is a set of flags:
1964
1965 =over 3
1966
1967 =item A
1968
1969 This function is a part of the public API.
1970
1971 =item p
1972
1973 This function has a C<Perl_> prefix; ie, it is defined as C<Perl_av_fetch>
1974
1975 =item d
1976
1977 This function has documentation using the C<apidoc> feature which we'll
1978 look at in a second.
1979
1980 =back
1981
1982 Other available flags are:
1983
1984 =over 3
1985
1986 =item s
1987
1988 This is a static function and is defined as C<S_whatever>, and usually
1989 called within the sources as C<whatever(...)>.
1990
1991 =item n
1992
1993 This does not use C<aTHX_> and C<pTHX> to pass interpreter context. (See
1994 L<perlguts/Background and PERL_IMPLICIT_CONTEXT>.)
1995
1996 =item r
1997
1998 This function never returns; C<croak>, C<exit> and friends.
1999
2000 =item f
2001
2002 This function takes a variable number of arguments, C<printf> style.
2003 The argument list should end with C<...>, like this:
2004
2005     Afprd   |void   |croak          |const char* pat|...
2006
2007 =item M
2008
2009 This function is part of the experimental development API, and may change 
2010 or disappear without notice.
2011
2012 =item o
2013
2014 This function should not have a compatibility macro to define, say,
2015 C<Perl_parse> to C<parse>. It must be called as C<Perl_parse>.
2016
2017 =item j
2018
2019 This function is not a member of C<CPerlObj>. If you don't know
2020 what this means, don't use it.
2021
2022 =item x
2023
2024 This function isn't exported out of the Perl core.
2025
2026 =back
2027
2028 If you edit F<embed.pl>, you will need to run C<make regen_headers> to
2029 force a rebuild of F<embed.h> and other auto-generated files.
2030
2031 =head2 Formatted Printing of IVs, UVs, and NVs
2032
2033 If you are printing IVs, UVs, or NVS instead of the stdio(3) style
2034 formatting codes like C<%d>, C<%ld>, C<%f>, you should use the
2035 following macros for portability
2036
2037         IVdf            IV in decimal
2038         UVuf            UV in decimal
2039         UVof            UV in octal
2040         UVxf            UV in hexadecimal
2041         NVef            NV %e-like
2042         NVff            NV %f-like
2043         NVgf            NV %g-like
2044
2045 These will take care of 64-bit integers and long doubles.
2046 For example:
2047
2048         printf("IV is %"IVdf"\n", iv);
2049
2050 The IVdf will expand to whatever is the correct format for the IVs.
2051
2052 If you are printing addresses of pointers, use UVxf combined
2053 with PTR2UV(), do not use %lx or %p.
2054
2055 =head2 Pointer-To-Integer and Integer-To-Pointer
2056
2057 Because pointer size does not necessarily equal integer size,
2058 use the follow macros to do it right.
2059
2060         PTR2UV(pointer)
2061         PTR2IV(pointer)
2062         PTR2NV(pointer)
2063         INT2PTR(pointertotype, integer)
2064
2065 For example:
2066
2067         IV  iv = ...;
2068         SV *sv = INT2PTR(SV*, iv);
2069
2070 and
2071
2072         AV *av = ...;
2073         UV  uv = PTR2UV(av);
2074
2075 =head2 Source Documentation
2076
2077 There's an effort going on to document the internal functions and
2078 automatically produce reference manuals from them - L<perlapi> is one
2079 such manual which details all the functions which are available to XS
2080 writers. L<perlintern> is the autogenerated manual for the functions
2081 which are not part of the API and are supposedly for internal use only.
2082
2083 Source documentation is created by putting POD comments into the C
2084 source, like this:
2085
2086  /*
2087  =for apidoc sv_setiv
2088
2089  Copies an integer into the given SV.  Does not handle 'set' magic.  See
2090  C<sv_setiv_mg>.
2091
2092  =cut
2093  */
2094
2095 Please try and supply some documentation if you add functions to the
2096 Perl core.
2097
2098 =head1 Unicode Support
2099
2100 Perl 5.6.0 introduced Unicode support. It's important for porters and XS
2101 writers to understand this support and make sure that the code they
2102 write does not corrupt Unicode data.
2103
2104 =head2 What B<is> Unicode, anyway?
2105
2106 In the olden, less enlightened times, we all used to use ASCII. Most of
2107 us did, anyway. The big problem with ASCII is that it's American. Well,
2108 no, that's not actually the problem; the problem is that it's not
2109 particularly useful for people who don't use the Roman alphabet. What
2110 used to happen was that particular languages would stick their own
2111 alphabet in the upper range of the sequence, between 128 and 255. Of
2112 course, we then ended up with plenty of variants that weren't quite
2113 ASCII, and the whole point of it being a standard was lost.
2114
2115 Worse still, if you've got a language like Chinese or
2116 Japanese that has hundreds or thousands of characters, then you really
2117 can't fit them into a mere 256, so they had to forget about ASCII
2118 altogether, and build their own systems using pairs of numbers to refer
2119 to one character.
2120
2121 To fix this, some people formed Unicode, Inc. and
2122 produced a new character set containing all the characters you can
2123 possibly think of and more. There are several ways of representing these
2124 characters, and the one Perl uses is called UTF8. UTF8 uses
2125 a variable number of bytes to represent a character, instead of just
2126 one. You can learn more about Unicode at http://www.unicode.org/
2127
2128 =head2 How can I recognise a UTF8 string?
2129
2130 You can't. This is because UTF8 data is stored in bytes just like
2131 non-UTF8 data. The Unicode character 200, (C<0xC8> for you hex types)
2132 capital E with a grave accent, is represented by the two bytes
2133 C<v196.172>. Unfortunately, the non-Unicode string C<chr(196).chr(172)>
2134 has that byte sequence as well. So you can't tell just by looking - this
2135 is what makes Unicode input an interesting problem.
2136
2137 The API function C<is_utf8_string> can help; it'll tell you if a string
2138 contains only valid UTF8 characters. However, it can't do the work for
2139 you. On a character-by-character basis, C<is_utf8_char> will tell you
2140 whether the current character in a string is valid UTF8.
2141
2142 =head2 How does UTF8 represent Unicode characters?
2143
2144 As mentioned above, UTF8 uses a variable number of bytes to store a
2145 character. Characters with values 1...128 are stored in one byte, just
2146 like good ol' ASCII. Character 129 is stored as C<v194.129>; this
2147 continues up to character 191, which is C<v194.191>. Now we've run out of
2148 bits (191 is binary C<10111111>) so we move on; 192 is C<v195.128>. And
2149 so it goes on, moving to three bytes at character 2048.
2150
2151 Assuming you know you're dealing with a UTF8 string, you can find out
2152 how long the first character in it is with the C<UTF8SKIP> macro:
2153
2154     char *utf = "\305\233\340\240\201";
2155     I32 len;
2156
2157     len = UTF8SKIP(utf); /* len is 2 here */
2158     utf += len;
2159     len = UTF8SKIP(utf); /* len is 3 here */
2160
2161 Another way to skip over characters in a UTF8 string is to use
2162 C<utf8_hop>, which takes a string and a number of characters to skip
2163 over. You're on your own about bounds checking, though, so don't use it
2164 lightly.
2165
2166 All bytes in a multi-byte UTF8 character will have the high bit set, so
2167 you can test if you need to do something special with this character
2168 like this:
2169
2170     UV uv;
2171
2172     if (utf & 0x80)
2173         /* Must treat this as UTF8 */
2174         uv = utf8_to_uv(utf);
2175     else
2176         /* OK to treat this character as a byte */
2177         uv = *utf;
2178
2179 You can also see in that example that we use C<utf8_to_uv> to get the
2180 value of the character; the inverse function C<uv_to_utf8> is available
2181 for putting a UV into UTF8:
2182
2183     if (uv > 0x80)
2184         /* Must treat this as UTF8 */
2185         utf8 = uv_to_utf8(utf8, uv);
2186     else
2187         /* OK to treat this character as a byte */
2188         *utf8++ = uv;
2189
2190 You B<must> convert characters to UVs using the above functions if
2191 you're ever in a situation where you have to match UTF8 and non-UTF8
2192 characters. You may not skip over UTF8 characters in this case. If you
2193 do this, you'll lose the ability to match hi-bit non-UTF8 characters;
2194 for instance, if your UTF8 string contains C<v196.172>, and you skip
2195 that character, you can never match a C<chr(200)> in a non-UTF8 string.
2196 So don't do that!
2197
2198 =head2 How does Perl store UTF8 strings?
2199
2200 Currently, Perl deals with Unicode strings and non-Unicode strings
2201 slightly differently. If a string has been identified as being UTF-8
2202 encoded, Perl will set a flag in the SV, C<SVf_UTF8>. You can check and
2203 manipulate this flag with the following macros:
2204
2205     SvUTF8(sv)
2206     SvUTF8_on(sv)
2207     SvUTF8_off(sv)
2208
2209 This flag has an important effect on Perl's treatment of the string: if
2210 Unicode data is not properly distinguished, regular expressions,
2211 C<length>, C<substr> and other string handling operations will have
2212 undesirable results.
2213
2214 The problem comes when you have, for instance, a string that isn't
2215 flagged is UTF8, and contains a byte sequence that could be UTF8 -
2216 especially when combining non-UTF8 and UTF8 strings.
2217
2218 Never forget that the C<SVf_UTF8> flag is separate to the PV value; you
2219 need be sure you don't accidentally knock it off while you're
2220 manipulating SVs. More specifically, you cannot expect to do this:
2221
2222     SV *sv;
2223     SV *nsv;
2224     STRLEN len;
2225     char *p;
2226
2227     p = SvPV(sv, len);
2228     frobnicate(p);
2229     nsv = newSVpvn(p, len);
2230
2231 The C<char*> string does not tell you the whole story, and you can't
2232 copy or reconstruct an SV just by copying the string value. Check if the
2233 old SV has the UTF8 flag set, and act accordingly:
2234
2235     p = SvPV(sv, len);
2236     frobnicate(p);
2237     nsv = newSVpvn(p, len);
2238     if (SvUTF8(sv))
2239         SvUTF8_on(nsv);
2240
2241 In fact, your C<frobnicate> function should be made aware of whether or
2242 not it's dealing with UTF8 data, so that it can handle the string
2243 appropriately.
2244
2245 =head2 How do I convert a string to UTF8?
2246
2247 If you're mixing UTF8 and non-UTF8 strings, you might find it necessary
2248 to upgrade one of the strings to UTF8. If you've got an SV, the easiest
2249 way to do this is:
2250
2251     sv_utf8_upgrade(sv);
2252
2253 However, you must not do this, for example:
2254
2255     if (!SvUTF8(left))
2256         sv_utf8_upgrade(left);
2257
2258 If you do this in a binary operator, you will actually change one of the
2259 strings that came into the operator, and, while it shouldn't be noticeable
2260 by the end user, it can cause problems.
2261
2262 Instead, C<bytes_to_utf8> will give you a UTF8-encoded B<copy> of its
2263 string argument. This is useful for having the data available for
2264 comparisons and so on, without harming the original SV. There's also
2265 C<utf8_to_bytes> to go the other way, but naturally, this will fail if
2266 the string contains any characters above 255 that can't be represented
2267 in a single byte.
2268
2269 =head2 Is there anything else I need to know?
2270
2271 Not really. Just remember these things:
2272
2273 =over 3
2274
2275 =item *
2276
2277 There's no way to tell if a string is UTF8 or not. You can tell if an SV
2278 is UTF8 by looking at is C<SvUTF8> flag. Don't forget to set the flag if
2279 something should be UTF8. Treat the flag as part of the PV, even though
2280 it's not - if you pass on the PV to somewhere, pass on the flag too.
2281
2282 =item *
2283
2284 If a string is UTF8, B<always> use C<utf8_to_uv> to get at the value,
2285 unless C<!(*s & 0x80)> in which case you can use C<*s>.
2286
2287 =item *
2288
2289 When writing to a UTF8 string, B<always> use C<uv_to_utf8>, unless
2290 C<uv < 0x80> in which case you can use C<*s = uv>.
2291
2292 =item *
2293
2294 Mixing UTF8 and non-UTF8 strings is tricky. Use C<bytes_to_utf8> to get
2295 a new string which is UTF8 encoded. There are tricks you can use to
2296 delay deciding whether you need to use a UTF8 string until you get to a
2297 high character - C<HALF_UPGRADE> is one of those.
2298
2299 =back
2300
2301 =head1 AUTHORS
2302
2303 Until May 1997, this document was maintained by Jeff Okamoto
2304 <okamoto@corp.hp.com>.  It is now maintained as part of Perl itself
2305 by the Perl 5 Porters <perl5-porters@perl.org>.
2306
2307 With lots of help and suggestions from Dean Roehrich, Malcolm Beattie,
2308 Andreas Koenig, Paul Hudson, Ilya Zakharevich, Paul Marquess, Neil
2309 Bowers, Matthew Green, Tim Bunce, Spider Boardman, Ulrich Pfeifer,
2310 Stephen McCamant, and Gurusamy Sarathy.
2311
2312 API Listing originally by Dean Roehrich <roehrich@cray.com>.
2313
2314 Modifications to autogenerate the API listing (L<perlapi>) by Benjamin
2315 Stuhl.
2316
2317 =head1 SEE ALSO
2318
2319 perlapi(1), perlintern(1), perlxs(1), perlembed(1)