[LARGE!] symbolic magic
[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. The value of C<how> should be chosen
814 from the set of macros C<PERL_MAGIC_foo> found perl.h. Note that before
815 these macros were added, perl internals used to directly use character
816 literals, so you may occasionally come across old code or documentation
817 referrring to 'U' magic rather than C<PERL_MAGIC_uvar> for example.
818
819 The C<obj> argument is stored in the C<mg_obj> field of the C<MAGIC>
820 structure.  If it is not the same as the C<sv> argument, the reference
821 count of the C<obj> object is incremented.  If it is the same, or if
822 the C<how> argument is C<PERL_MAGIC_arylen>", or if it is a NULL pointer,
823 then C<obj> is merely stored, without the reference count being incremented.
824
825 There is also a function to add magic to an C<HV>:
826
827     void hv_magic(HV *hv, GV *gv, int how);
828
829 This simply calls C<sv_magic> and coerces the C<gv> argument into an C<SV>.
830
831 To remove the magic from an SV, call the function sv_unmagic:
832
833     void sv_unmagic(SV *sv, int type);
834
835 The C<type> argument should be equal to the C<how> value when the C<SV>
836 was initially made magical.
837
838 =head2 Magic Virtual Tables
839
840 The C<mg_virtual> field in the C<MAGIC> structure is a pointer to a
841 C<MGVTBL>, which is a structure of function pointers and stands for
842 "Magic Virtual Table" to handle the various operations that might be
843 applied to that variable.
844
845 The C<MGVTBL> has five pointers to the following routine types:
846
847     int  (*svt_get)(SV* sv, MAGIC* mg);
848     int  (*svt_set)(SV* sv, MAGIC* mg);
849     U32  (*svt_len)(SV* sv, MAGIC* mg);
850     int  (*svt_clear)(SV* sv, MAGIC* mg);
851     int  (*svt_free)(SV* sv, MAGIC* mg);
852
853 This MGVTBL structure is set at compile-time in C<perl.h> and there are
854 currently 19 types (or 21 with overloading turned on).  These different
855 structures contain pointers to various routines that perform additional
856 actions depending on which function is being called.
857
858     Function pointer    Action taken
859     ----------------    ------------
860     svt_get             Do something after the value of the SV is retrieved.
861     svt_set             Do something after the SV is assigned a value.
862     svt_len             Report on the SV's length.
863     svt_clear           Clear something the SV represents.
864     svt_free            Free any extra storage associated with the SV.
865
866 For instance, the MGVTBL structure called C<vtbl_sv> (which corresponds
867 to an C<mg_type> of C<PERL_MAGIC_sv>) contains:
868
869     { magic_get, magic_set, magic_len, 0, 0 }
870
871 Thus, when an SV is determined to be magical and of type C<PERL_MAGIC_sv>,
872 if a get operation is being performed, the routine C<magic_get> is
873 called.  All the various routines for the various magical types begin
874 with C<magic_>.  NOTE: the magic routines are not considered part of
875 the Perl API, and may not be exported by the Perl library.
876
877 The current kinds of Magic Virtual Tables are:
878
879     mg_type
880     (old-style char and macro)   MGVTBL         Type of magic
881     --------------------------   ------         ----------------------------
882     \0 PERL_MAGIC_sv             vtbl_sv        Special scalar variable
883     A  PERL_MAGIC_overload       vtbl_amagic    %OVERLOAD hash
884     a  PERL_MAGIC_overload_elem  vtbl_amagicelem %OVERLOAD hash element
885     c  PERL_MAGIC_overload_table (none)         Holds overload table (AMT)
886                                                 on stash
887     B  PERL_MAGIC_bm             vtbl_bm        Boyer-Moore (fast string search)
888     D  PERL_MAGIC_regdata        vtbl_regdata   Regex match position data
889                                                 (@+ and @- vars)
890     d  PERL_MAGIC_regdatum       vtbl_regdatum  Regex match position data
891                                                 element
892     E  PERL_MAGIC_env            vtbl_env       %ENV hash
893     e  PERL_MAGIC_envelem        vtbl_envelem   %ENV hash element
894     f  PERL_MAGIC_fm             vtbl_fm        Formline ('compiled' format)
895     g  PERL_MAGIC_regex_global   vtbl_mglob     m//g target / study()ed string
896     I  PERL_MAGIC_isa            vtbl_isa       @ISA array
897     i  PERL_MAGIC_isaelem        vtbl_isaelem   @ISA array element
898     k  PERL_MAGIC_nkeys          vtbl_nkeys     scalar(keys()) lvalue
899     L  PERL_MAGIC_dbfile         (none)         Debugger %_<filename
900     l  PERL_MAGIC_dbline         vtbl_dbline    Debugger %_<filename element
901     m  PERL_MAGIC_mutex          vtbl_mutex     ???
902     o  PERL_MAGIC_collxfrm       vtbl_collxfrm  Locale transformation
903     P  PERL_MAGIC_tied           vtbl_pack      Tied array or hash
904     p  PERL_MAGIC_tiedelem       vtbl_packelem  Tied array or hash element
905     q  PERL_MAGIC_tiedscalar     vtbl_packelem  Tied scalar or handle
906     r  PERL_MAGIC_qr             vtbl_qr        precompiled qr// regex
907     S  PERL_MAGIC_sig            vtbl_sig       %SIG hash
908     s  PERL_MAGIC_sigelem        vtbl_sigelem   %SIG hash element
909     t  PERL_MAGIC_taint          vtbl_taint     Taintedness
910     U  PERL_MAGIC_uvar           vtbl_uvar      Available for use by extensions
911     v  PERL_MAGIC_vec            vtbl_vec       vec() lvalue
912     x  PERL_MAGIC_substr         vtbl_substr    substr() lvalue
913     y  PERL_MAGIC_defelem        vtbl_defelem   Shadow "foreach" iterator
914                                                 variable / smart parameter
915                                                 vivification
916     *  PERL_MAGIC_glob           vtbl_glob      GV (typeglob)
917     #  PERL_MAGIC_arylen         vtbl_arylen    Array length ($#ary)
918     .  PERL_MAGIC_pos            vtbl_pos       pos() lvalue
919     <  PERL_MAGIC_backref        vtbl_backref   ???
920     ~  PERL_MAGIC_ext            (none)         Available for use by extensions
921
922 When an uppercase and lowercase letter both exist in the table, then the
923 uppercase letter is used to represent some kind of composite type (a list
924 or a hash), and the lowercase letter is used to represent an element of
925 that composite type. Some internals code makes use of this case
926 relationship.
927
928 The C<PERL_MAGIC_ext> and C<PERL_MAGIC_uvar> magic types are defined
929 specifically for use by extensions and will not be used by perl itself.
930 Extensions can use C<PERL_MAGIC_ext> magic to 'attach' private information
931 to variables (typically objects).  This is especially useful because
932 there is no way for normal perl code to corrupt this private information
933 (unlike using extra elements of a hash object).
934
935 Similarly, C<PERL_MAGIC_uvar> magic can be used much like tie() to call a
936 C function any time a scalar's value is used or changed.  The C<MAGIC>'s
937 C<mg_ptr> field points to a C<ufuncs> structure:
938
939     struct ufuncs {
940         I32 (*uf_val)(IV, SV*);
941         I32 (*uf_set)(IV, SV*);
942         IV uf_index;
943     };
944
945 When the SV is read from or written to, the C<uf_val> or C<uf_set>
946 function will be called with C<uf_index> as the first arg and a pointer to
947 the SV as the second.  A simple example of how to add C<PERL_MAGIC_uvar>
948 magic is shown below.  Note that the ufuncs structure is copied by
949 sv_magic, so you can safely allocate it on the stack.
950
951     void
952     Umagic(sv)
953         SV *sv;
954     PREINIT:
955         struct ufuncs uf;
956     CODE:
957         uf.uf_val   = &my_get_fn;
958         uf.uf_set   = &my_set_fn;
959         uf.uf_index = 0;
960         sv_magic(sv, 0, PERL_MAGIC_uvar, (char*)&uf, sizeof(uf));
961
962 Note that because multiple extensions may be using C<PERL_MAGIC_ext>
963 or C<PERL_MAGIC_uvar> magic, it is important for extensions to take
964 extra care to avoid conflict.  Typically only using the magic on
965 objects blessed into the same class as the extension is sufficient.
966 For C<PERL_MAGIC_ext> magic, it may also be appropriate to add an I32
967 'signature' at the top of the private data area and check that.
968
969 Also note that the C<sv_set*()> and C<sv_cat*()> functions described
970 earlier do B<not> invoke 'set' magic on their targets.  This must
971 be done by the user either by calling the C<SvSETMAGIC()> macro after
972 calling these functions, or by using one of the C<sv_set*_mg()> or
973 C<sv_cat*_mg()> functions.  Similarly, generic C code must call the
974 C<SvGETMAGIC()> macro to invoke any 'get' magic if they use an SV
975 obtained from external sources in functions that don't handle magic.
976 See L<perlapi> for a description of these functions.
977 For example, calls to the C<sv_cat*()> functions typically need to be
978 followed by C<SvSETMAGIC()>, but they don't need a prior C<SvGETMAGIC()>
979 since their implementation handles 'get' magic.
980
981 =head2 Finding Magic
982
983     MAGIC* mg_find(SV*, int type); /* Finds the magic pointer of that type */
984
985 This routine returns a pointer to the C<MAGIC> structure stored in the SV.
986 If the SV does not have that magical feature, C<NULL> is returned.  Also,
987 if the SV is not of type SVt_PVMG, Perl may core dump.
988
989     int mg_copy(SV* sv, SV* nsv, const char* key, STRLEN klen);
990
991 This routine checks to see what types of magic C<sv> has.  If the mg_type
992 field is an uppercase letter, then the mg_obj is copied to C<nsv>, but
993 the mg_type field is changed to be the lowercase letter.
994
995 =head2 Understanding the Magic of Tied Hashes and Arrays
996
997 Tied hashes and arrays are magical beasts of the C<PERL_MAGIC_tied>
998 magic type.
999
1000 WARNING: As of the 5.004 release, proper usage of the array and hash
1001 access functions requires understanding a few caveats.  Some
1002 of these caveats are actually considered bugs in the API, to be fixed
1003 in later releases, and are bracketed with [MAYCHANGE] below. If
1004 you find yourself actually applying such information in this section, be
1005 aware that the behavior may change in the future, umm, without warning.
1006
1007 The perl tie function associates a variable with an object that implements
1008 the various GET, SET etc methods.  To perform the equivalent of the perl
1009 tie function from an XSUB, you must mimic this behaviour.  The code below
1010 carries out the necessary steps - firstly it creates a new hash, and then
1011 creates a second hash which it blesses into the class which will implement
1012 the tie methods. Lastly it ties the two hashes together, and returns a
1013 reference to the new tied hash.  Note that the code below does NOT call the
1014 TIEHASH method in the MyTie class -
1015 see L<Calling Perl Routines from within C Programs> for details on how
1016 to do this.
1017
1018     SV*
1019     mytie()
1020     PREINIT:
1021         HV *hash;
1022         HV *stash;
1023         SV *tie;
1024     CODE:
1025         hash = newHV();
1026         tie = newRV_noinc((SV*)newHV());
1027         stash = gv_stashpv("MyTie", TRUE);
1028         sv_bless(tie, stash);
1029         hv_magic(hash, tie, PERL_MAGIC_tied);
1030         RETVAL = newRV_noinc(hash);
1031     OUTPUT:
1032         RETVAL
1033
1034 The C<av_store> function, when given a tied array argument, merely
1035 copies the magic of the array onto the value to be "stored", using
1036 C<mg_copy>.  It may also return NULL, indicating that the value did not
1037 actually need to be stored in the array.  [MAYCHANGE] After a call to
1038 C<av_store> on a tied array, the caller will usually need to call
1039 C<mg_set(val)> to actually invoke the perl level "STORE" method on the
1040 TIEARRAY object.  If C<av_store> did return NULL, a call to
1041 C<SvREFCNT_dec(val)> will also be usually necessary to avoid a memory
1042 leak. [/MAYCHANGE]
1043
1044 The previous paragraph is applicable verbatim to tied hash access using the
1045 C<hv_store> and C<hv_store_ent> functions as well.
1046
1047 C<av_fetch> and the corresponding hash functions C<hv_fetch> and
1048 C<hv_fetch_ent> actually return an undefined mortal value whose magic
1049 has been initialized using C<mg_copy>.  Note the value so returned does not
1050 need to be deallocated, as it is already mortal.  [MAYCHANGE] But you will
1051 need to call C<mg_get()> on the returned value in order to actually invoke
1052 the perl level "FETCH" method on the underlying TIE object.  Similarly,
1053 you may also call C<mg_set()> on the return value after possibly assigning
1054 a suitable value to it using C<sv_setsv>,  which will invoke the "STORE"
1055 method on the TIE object. [/MAYCHANGE]
1056
1057 [MAYCHANGE]
1058 In other words, the array or hash fetch/store functions don't really
1059 fetch and store actual values in the case of tied arrays and hashes.  They
1060 merely call C<mg_copy> to attach magic to the values that were meant to be
1061 "stored" or "fetched".  Later calls to C<mg_get> and C<mg_set> actually
1062 do the job of invoking the TIE methods on the underlying objects.  Thus
1063 the magic mechanism currently implements a kind of lazy access to arrays
1064 and hashes.
1065
1066 Currently (as of perl version 5.004), use of the hash and array access
1067 functions requires the user to be aware of whether they are operating on
1068 "normal" hashes and arrays, or on their tied variants.  The API may be
1069 changed to provide more transparent access to both tied and normal data
1070 types in future versions.
1071 [/MAYCHANGE]
1072
1073 You would do well to understand that the TIEARRAY and TIEHASH interfaces
1074 are mere sugar to invoke some perl method calls while using the uniform hash
1075 and array syntax.  The use of this sugar imposes some overhead (typically
1076 about two to four extra opcodes per FETCH/STORE operation, in addition to
1077 the creation of all the mortal variables required to invoke the methods).
1078 This overhead will be comparatively small if the TIE methods are themselves
1079 substantial, but if they are only a few statements long, the overhead
1080 will not be insignificant.
1081
1082 =head2 Localizing changes
1083
1084 Perl has a very handy construction
1085
1086   {
1087     local $var = 2;
1088     ...
1089   }
1090
1091 This construction is I<approximately> equivalent to
1092
1093   {
1094     my $oldvar = $var;
1095     $var = 2;
1096     ...
1097     $var = $oldvar;
1098   }
1099
1100 The biggest difference is that the first construction would
1101 reinstate the initial value of $var, irrespective of how control exits
1102 the block: C<goto>, C<return>, C<die>/C<eval> etc. It is a little bit
1103 more efficient as well.
1104
1105 There is a way to achieve a similar task from C via Perl API: create a
1106 I<pseudo-block>, and arrange for some changes to be automatically
1107 undone at the end of it, either explicit, or via a non-local exit (via
1108 die()). A I<block>-like construct is created by a pair of
1109 C<ENTER>/C<LEAVE> macros (see L<perlcall/"Returning a Scalar">).
1110 Such a construct may be created specially for some important localized
1111 task, or an existing one (like boundaries of enclosing Perl
1112 subroutine/block, or an existing pair for freeing TMPs) may be
1113 used. (In the second case the overhead of additional localization must
1114 be almost negligible.) Note that any XSUB is automatically enclosed in
1115 an C<ENTER>/C<LEAVE> pair.
1116
1117 Inside such a I<pseudo-block> the following service is available:
1118
1119 =over 4
1120
1121 =item C<SAVEINT(int i)>
1122
1123 =item C<SAVEIV(IV i)>
1124
1125 =item C<SAVEI32(I32 i)>
1126
1127 =item C<SAVELONG(long i)>
1128
1129 These macros arrange things to restore the value of integer variable
1130 C<i> at the end of enclosing I<pseudo-block>.
1131
1132 =item C<SAVESPTR(s)>
1133
1134 =item C<SAVEPPTR(p)>
1135
1136 These macros arrange things to restore the value of pointers C<s> and
1137 C<p>. C<s> must be a pointer of a type which survives conversion to
1138 C<SV*> and back, C<p> should be able to survive conversion to C<char*>
1139 and back.
1140
1141 =item C<SAVEFREESV(SV *sv)>
1142
1143 The refcount of C<sv> would be decremented at the end of
1144 I<pseudo-block>.  This is similar to C<sv_2mortal> in that it is also a
1145 mechanism for doing a delayed C<SvREFCNT_dec>.  However, while C<sv_2mortal>
1146 extends the lifetime of C<sv> until the beginning of the next statement,
1147 C<SAVEFREESV> extends it until the end of the enclosing scope.  These
1148 lifetimes can be wildly different.
1149
1150 Also compare C<SAVEMORTALIZESV>.
1151
1152 =item C<SAVEMORTALIZESV(SV *sv)>
1153
1154 Just like C<SAVEFREESV>, but mortalizes C<sv> at the end of the current
1155 scope instead of decrementing its reference count.  This usually has the
1156 effect of keeping C<sv> alive until the statement that called the currently
1157 live scope has finished executing.
1158
1159 =item C<SAVEFREEOP(OP *op)>
1160
1161 The C<OP *> is op_free()ed at the end of I<pseudo-block>.
1162
1163 =item C<SAVEFREEPV(p)>
1164
1165 The chunk of memory which is pointed to by C<p> is Safefree()ed at the
1166 end of I<pseudo-block>.
1167
1168 =item C<SAVECLEARSV(SV *sv)>
1169
1170 Clears a slot in the current scratchpad which corresponds to C<sv> at
1171 the end of I<pseudo-block>.
1172
1173 =item C<SAVEDELETE(HV *hv, char *key, I32 length)>
1174
1175 The key C<key> of C<hv> is deleted at the end of I<pseudo-block>. The
1176 string pointed to by C<key> is Safefree()ed.  If one has a I<key> in
1177 short-lived storage, the corresponding string may be reallocated like
1178 this:
1179
1180   SAVEDELETE(PL_defstash, savepv(tmpbuf), strlen(tmpbuf));
1181
1182 =item C<SAVEDESTRUCTOR(DESTRUCTORFUNC_NOCONTEXT_t f, void *p)>
1183
1184 At the end of I<pseudo-block> the function C<f> is called with the
1185 only argument C<p>.
1186
1187 =item C<SAVEDESTRUCTOR_X(DESTRUCTORFUNC_t f, void *p)>
1188
1189 At the end of I<pseudo-block> the function C<f> is called with the
1190 implicit context argument (if any), and C<p>.
1191
1192 =item C<SAVESTACK_POS()>
1193
1194 The current offset on the Perl internal stack (cf. C<SP>) is restored
1195 at the end of I<pseudo-block>.
1196
1197 =back
1198
1199 The following API list contains functions, thus one needs to
1200 provide pointers to the modifiable data explicitly (either C pointers,
1201 or Perlish C<GV *>s).  Where the above macros take C<int>, a similar 
1202 function takes C<int *>.
1203
1204 =over 4
1205
1206 =item C<SV* save_scalar(GV *gv)>
1207
1208 Equivalent to Perl code C<local $gv>.
1209
1210 =item C<AV* save_ary(GV *gv)>
1211
1212 =item C<HV* save_hash(GV *gv)>
1213
1214 Similar to C<save_scalar>, but localize C<@gv> and C<%gv>.
1215
1216 =item C<void save_item(SV *item)>
1217
1218 Duplicates the current value of C<SV>, on the exit from the current
1219 C<ENTER>/C<LEAVE> I<pseudo-block> will restore the value of C<SV>
1220 using the stored value.
1221
1222 =item C<void save_list(SV **sarg, I32 maxsarg)>
1223
1224 A variant of C<save_item> which takes multiple arguments via an array
1225 C<sarg> of C<SV*> of length C<maxsarg>.
1226
1227 =item C<SV* save_svref(SV **sptr)>
1228
1229 Similar to C<save_scalar>, but will reinstate a C<SV *>.
1230
1231 =item C<void save_aptr(AV **aptr)>
1232
1233 =item C<void save_hptr(HV **hptr)>
1234
1235 Similar to C<save_svref>, but localize C<AV *> and C<HV *>.
1236
1237 =back
1238
1239 The C<Alias> module implements localization of the basic types within the
1240 I<caller's scope>.  People who are interested in how to localize things in
1241 the containing scope should take a look there too.
1242
1243 =head1 Subroutines
1244
1245 =head2 XSUBs and the Argument Stack
1246
1247 The XSUB mechanism is a simple way for Perl programs to access C subroutines.
1248 An XSUB routine will have a stack that contains the arguments from the Perl
1249 program, and a way to map from the Perl data structures to a C equivalent.
1250
1251 The stack arguments are accessible through the C<ST(n)> macro, which returns
1252 the C<n>'th stack argument.  Argument 0 is the first argument passed in the
1253 Perl subroutine call.  These arguments are C<SV*>, and can be used anywhere
1254 an C<SV*> is used.
1255
1256 Most of the time, output from the C routine can be handled through use of
1257 the RETVAL and OUTPUT directives.  However, there are some cases where the
1258 argument stack is not already long enough to handle all the return values.
1259 An example is the POSIX tzname() call, which takes no arguments, but returns
1260 two, the local time zone's standard and summer time abbreviations.
1261
1262 To handle this situation, the PPCODE directive is used and the stack is
1263 extended using the macro:
1264
1265     EXTEND(SP, num);
1266
1267 where C<SP> is the macro that represents the local copy of the stack pointer,
1268 and C<num> is the number of elements the stack should be extended by.
1269
1270 Now that there is room on the stack, values can be pushed on it using the
1271 macros to push IVs, doubles, strings, and SV pointers respectively:
1272
1273     PUSHi(IV)
1274     PUSHn(double)
1275     PUSHp(char*, I32)
1276     PUSHs(SV*)
1277
1278 And now the Perl program calling C<tzname>, the two values will be assigned
1279 as in:
1280
1281     ($standard_abbrev, $summer_abbrev) = POSIX::tzname;
1282
1283 An alternate (and possibly simpler) method to pushing values on the stack is
1284 to use the macros:
1285
1286     XPUSHi(IV)
1287     XPUSHn(double)
1288     XPUSHp(char*, I32)
1289     XPUSHs(SV*)
1290
1291 These macros automatically adjust the stack for you, if needed.  Thus, you
1292 do not need to call C<EXTEND> to extend the stack.
1293 However, see L</Putting a C value on Perl stack>
1294
1295 For more information, consult L<perlxs> and L<perlxstut>.
1296
1297 =head2 Calling Perl Routines from within C Programs
1298
1299 There are four routines that can be used to call a Perl subroutine from
1300 within a C program.  These four are:
1301
1302     I32  call_sv(SV*, I32);
1303     I32  call_pv(const char*, I32);
1304     I32  call_method(const char*, I32);
1305     I32  call_argv(const char*, I32, register char**);
1306
1307 The routine most often used is C<call_sv>.  The C<SV*> argument
1308 contains either the name of the Perl subroutine to be called, or a
1309 reference to the subroutine.  The second argument consists of flags
1310 that control the context in which the subroutine is called, whether
1311 or not the subroutine is being passed arguments, how errors should be
1312 trapped, and how to treat return values.
1313
1314 All four routines return the number of arguments that the subroutine returned
1315 on the Perl stack.
1316
1317 These routines used to be called C<perl_call_sv> etc., before Perl v5.6.0,
1318 but those names are now deprecated; macros of the same name are provided for
1319 compatibility.
1320
1321 When using any of these routines (except C<call_argv>), the programmer
1322 must manipulate the Perl stack.  These include the following macros and
1323 functions:
1324
1325     dSP
1326     SP
1327     PUSHMARK()
1328     PUTBACK
1329     SPAGAIN
1330     ENTER
1331     SAVETMPS
1332     FREETMPS
1333     LEAVE
1334     XPUSH*()
1335     POP*()
1336
1337 For a detailed description of calling conventions from C to Perl,
1338 consult L<perlcall>.
1339
1340 =head2 Memory Allocation
1341
1342 All memory meant to be used with the Perl API functions should be manipulated
1343 using the macros described in this section.  The macros provide the necessary
1344 transparency between differences in the actual malloc implementation that is
1345 used within perl.
1346
1347 It is suggested that you enable the version of malloc that is distributed
1348 with Perl.  It keeps pools of various sizes of unallocated memory in
1349 order to satisfy allocation requests more quickly.  However, on some
1350 platforms, it may cause spurious malloc or free errors.
1351
1352     New(x, pointer, number, type);
1353     Newc(x, pointer, number, type, cast);
1354     Newz(x, pointer, number, type);
1355
1356 These three macros are used to initially allocate memory.
1357
1358 The first argument C<x> was a "magic cookie" that was used to keep track
1359 of who called the macro, to help when debugging memory problems.  However,
1360 the current code makes no use of this feature (most Perl developers now
1361 use run-time memory checkers), so this argument can be any number.
1362
1363 The second argument C<pointer> should be the name of a variable that will
1364 point to the newly allocated memory.
1365
1366 The third and fourth arguments C<number> and C<type> specify how many of
1367 the specified type of data structure should be allocated.  The argument
1368 C<type> is passed to C<sizeof>.  The final argument to C<Newc>, C<cast>,
1369 should be used if the C<pointer> argument is different from the C<type>
1370 argument.
1371
1372 Unlike the C<New> and C<Newc> macros, the C<Newz> macro calls C<memzero>
1373 to zero out all the newly allocated memory.
1374
1375     Renew(pointer, number, type);
1376     Renewc(pointer, number, type, cast);
1377     Safefree(pointer)
1378
1379 These three macros are used to change a memory buffer size or to free a
1380 piece of memory no longer needed.  The arguments to C<Renew> and C<Renewc>
1381 match those of C<New> and C<Newc> with the exception of not needing the
1382 "magic cookie" argument.
1383
1384     Move(source, dest, number, type);
1385     Copy(source, dest, number, type);
1386     Zero(dest, number, type);
1387
1388 These three macros are used to move, copy, or zero out previously allocated
1389 memory.  The C<source> and C<dest> arguments point to the source and
1390 destination starting points.  Perl will move, copy, or zero out C<number>
1391 instances of the size of the C<type> data structure (using the C<sizeof>
1392 function).
1393
1394 =head2 PerlIO
1395
1396 The most recent development releases of Perl has been experimenting with
1397 removing Perl's dependency on the "normal" standard I/O suite and allowing
1398 other stdio implementations to be used.  This involves creating a new
1399 abstraction layer that then calls whichever implementation of stdio Perl
1400 was compiled with.  All XSUBs should now use the functions in the PerlIO
1401 abstraction layer and not make any assumptions about what kind of stdio
1402 is being used.
1403
1404 For a complete description of the PerlIO abstraction, consult L<perlapio>.
1405
1406 =head2 Putting a C value on Perl stack
1407
1408 A lot of opcodes (this is an elementary operation in the internal perl
1409 stack machine) put an SV* on the stack. However, as an optimization
1410 the corresponding SV is (usually) not recreated each time. The opcodes
1411 reuse specially assigned SVs (I<target>s) which are (as a corollary)
1412 not constantly freed/created.
1413
1414 Each of the targets is created only once (but see
1415 L<Scratchpads and recursion> below), and when an opcode needs to put
1416 an integer, a double, or a string on stack, it just sets the
1417 corresponding parts of its I<target> and puts the I<target> on stack.
1418
1419 The macro to put this target on stack is C<PUSHTARG>, and it is
1420 directly used in some opcodes, as well as indirectly in zillions of
1421 others, which use it via C<(X)PUSH[pni]>.
1422
1423 Because the target is reused, you must be careful when pushing multiple
1424 values on the stack. The following code will not do what you think:
1425
1426     XPUSHi(10);
1427     XPUSHi(20);
1428
1429 This translates as "set C<TARG> to 10, push a pointer to C<TARG> onto
1430 the stack; set C<TARG> to 20, push a pointer to C<TARG> onto the stack".
1431 At the end of the operation, the stack does not contain the values 10
1432 and 20, but actually contains two pointers to C<TARG>, which we have set
1433 to 20. If you need to push multiple different values, use C<XPUSHs>,
1434 which bypasses C<TARG>.
1435
1436 On a related note, if you do use C<(X)PUSH[npi]>, then you're going to
1437 need a C<dTARG> in your variable declarations so that the C<*PUSH*>
1438 macros can make use of the local variable C<TARG>. 
1439
1440 =head2 Scratchpads
1441
1442 The question remains on when the SVs which are I<target>s for opcodes
1443 are created. The answer is that they are created when the current unit --
1444 a subroutine or a file (for opcodes for statements outside of
1445 subroutines) -- is compiled. During this time a special anonymous Perl
1446 array is created, which is called a scratchpad for the current
1447 unit.
1448
1449 A scratchpad keeps SVs which are lexicals for the current unit and are
1450 targets for opcodes. One can deduce that an SV lives on a scratchpad
1451 by looking on its flags: lexicals have C<SVs_PADMY> set, and
1452 I<target>s have C<SVs_PADTMP> set.
1453
1454 The correspondence between OPs and I<target>s is not 1-to-1. Different
1455 OPs in the compile tree of the unit can use the same target, if this
1456 would not conflict with the expected life of the temporary.
1457
1458 =head2 Scratchpads and recursion
1459
1460 In fact it is not 100% true that a compiled unit contains a pointer to
1461 the scratchpad AV. In fact it contains a pointer to an AV of
1462 (initially) one element, and this element is the scratchpad AV. Why do
1463 we need an extra level of indirection?
1464
1465 The answer is B<recursion>, and maybe (sometime soon) B<threads>. Both
1466 these can create several execution pointers going into the same
1467 subroutine. For the subroutine-child not write over the temporaries
1468 for the subroutine-parent (lifespan of which covers the call to the
1469 child), the parent and the child should have different
1470 scratchpads. (I<And> the lexicals should be separate anyway!)
1471
1472 So each subroutine is born with an array of scratchpads (of length 1).
1473 On each entry to the subroutine it is checked that the current
1474 depth of the recursion is not more than the length of this array, and
1475 if it is, new scratchpad is created and pushed into the array.
1476
1477 The I<target>s on this scratchpad are C<undef>s, but they are already
1478 marked with correct flags.
1479
1480 =head1 Compiled code
1481
1482 =head2 Code tree
1483
1484 Here we describe the internal form your code is converted to by
1485 Perl. Start with a simple example:
1486
1487   $a = $b + $c;
1488
1489 This is converted to a tree similar to this one:
1490
1491              assign-to
1492            /           \
1493           +             $a
1494         /   \
1495       $b     $c
1496
1497 (but slightly more complicated).  This tree reflects the way Perl
1498 parsed your code, but has nothing to do with the execution order.
1499 There is an additional "thread" going through the nodes of the tree
1500 which shows the order of execution of the nodes.  In our simplified
1501 example above it looks like:
1502
1503      $b ---> $c ---> + ---> $a ---> assign-to
1504
1505 But with the actual compile tree for C<$a = $b + $c> it is different:
1506 some nodes I<optimized away>.  As a corollary, though the actual tree
1507 contains more nodes than our simplified example, the execution order
1508 is the same as in our example.
1509
1510 =head2 Examining the tree
1511
1512 If you have your perl compiled for debugging (usually done with C<-D
1513 optimize=-g> on C<Configure> command line), you may examine the
1514 compiled tree by specifying C<-Dx> on the Perl command line.  The
1515 output takes several lines per node, and for C<$b+$c> it looks like
1516 this:
1517
1518     5           TYPE = add  ===> 6
1519                 TARG = 1
1520                 FLAGS = (SCALAR,KIDS)
1521                 {
1522                     TYPE = null  ===> (4)
1523                       (was rv2sv)
1524                     FLAGS = (SCALAR,KIDS)
1525                     {
1526     3                   TYPE = gvsv  ===> 4
1527                         FLAGS = (SCALAR)
1528                         GV = main::b
1529                     }
1530                 }
1531                 {
1532                     TYPE = null  ===> (5)
1533                       (was rv2sv)
1534                     FLAGS = (SCALAR,KIDS)
1535                     {
1536     4                   TYPE = gvsv  ===> 5
1537                         FLAGS = (SCALAR)
1538                         GV = main::c
1539                     }
1540                 }
1541
1542 This tree has 5 nodes (one per C<TYPE> specifier), only 3 of them are
1543 not optimized away (one per number in the left column).  The immediate
1544 children of the given node correspond to C<{}> pairs on the same level
1545 of indentation, thus this listing corresponds to the tree:
1546
1547                    add
1548                  /     \
1549                null    null
1550                 |       |
1551                gvsv    gvsv
1552
1553 The execution order is indicated by C<===E<gt>> marks, thus it is C<3
1554 4 5 6> (node C<6> is not included into above listing), i.e.,
1555 C<gvsv gvsv add whatever>.
1556
1557 Each of these nodes represents an op, a fundamental operation inside the
1558 Perl core. The code which implements each operation can be found in the
1559 F<pp*.c> files; the function which implements the op with type C<gvsv>
1560 is C<pp_gvsv>, and so on. As the tree above shows, different ops have
1561 different numbers of children: C<add> is a binary operator, as one would
1562 expect, and so has two children. To accommodate the various different
1563 numbers of children, there are various types of op data structure, and
1564 they link together in different ways.
1565
1566 The simplest type of op structure is C<OP>: this has no children. Unary
1567 operators, C<UNOP>s, have one child, and this is pointed to by the
1568 C<op_first> field. Binary operators (C<BINOP>s) have not only an
1569 C<op_first> field but also an C<op_last> field. The most complex type of
1570 op is a C<LISTOP>, which has any number of children. In this case, the
1571 first child is pointed to by C<op_first> and the last child by
1572 C<op_last>. The children in between can be found by iteratively
1573 following the C<op_sibling> pointer from the first child to the last.
1574
1575 There are also two other op types: a C<PMOP> holds a regular expression,
1576 and has no children, and a C<LOOP> may or may not have children. If the
1577 C<op_children> field is non-zero, it behaves like a C<LISTOP>. To
1578 complicate matters, if a C<UNOP> is actually a C<null> op after
1579 optimization (see L</Compile pass 2: context propagation>) it will still
1580 have children in accordance with its former type.
1581
1582 =head2 Compile pass 1: check routines
1583
1584 The tree is created by the compiler while I<yacc> code feeds it
1585 the constructions it recognizes. Since I<yacc> works bottom-up, so does
1586 the first pass of perl compilation.
1587
1588 What makes this pass interesting for perl developers is that some
1589 optimization may be performed on this pass.  This is optimization by
1590 so-called "check routines".  The correspondence between node names
1591 and corresponding check routines is described in F<opcode.pl> (do not
1592 forget to run C<make regen_headers> if you modify this file).
1593
1594 A check routine is called when the node is fully constructed except
1595 for the execution-order thread.  Since at this time there are no
1596 back-links to the currently constructed node, one can do most any
1597 operation to the top-level node, including freeing it and/or creating
1598 new nodes above/below it.
1599
1600 The check routine returns the node which should be inserted into the
1601 tree (if the top-level node was not modified, check routine returns
1602 its argument).
1603
1604 By convention, check routines have names C<ck_*>. They are usually
1605 called from C<new*OP> subroutines (or C<convert>) (which in turn are
1606 called from F<perly.y>).
1607
1608 =head2 Compile pass 1a: constant folding
1609
1610 Immediately after the check routine is called the returned node is
1611 checked for being compile-time executable.  If it is (the value is
1612 judged to be constant) it is immediately executed, and a I<constant>
1613 node with the "return value" of the corresponding subtree is
1614 substituted instead.  The subtree is deleted.
1615
1616 If constant folding was not performed, the execution-order thread is
1617 created.
1618
1619 =head2 Compile pass 2: context propagation
1620
1621 When a context for a part of compile tree is known, it is propagated
1622 down through the tree.  At this time the context can have 5 values
1623 (instead of 2 for runtime context): void, boolean, scalar, list, and
1624 lvalue.  In contrast with the pass 1 this pass is processed from top
1625 to bottom: a node's context determines the context for its children.
1626
1627 Additional context-dependent optimizations are performed at this time.
1628 Since at this moment the compile tree contains back-references (via
1629 "thread" pointers), nodes cannot be free()d now.  To allow
1630 optimized-away nodes at this stage, such nodes are null()ified instead
1631 of free()ing (i.e. their type is changed to OP_NULL).
1632
1633 =head2 Compile pass 3: peephole optimization
1634
1635 After the compile tree for a subroutine (or for an C<eval> or a file)
1636 is created, an additional pass over the code is performed. This pass
1637 is neither top-down or bottom-up, but in the execution order (with
1638 additional complications for conditionals).  These optimizations are
1639 done in the subroutine peep().  Optimizations performed at this stage
1640 are subject to the same restrictions as in the pass 2.
1641
1642 =head1 Examining internal data structures with the C<dump> functions
1643
1644 To aid debugging, the source file F<dump.c> contains a number of
1645 functions which produce formatted output of internal data structures.
1646
1647 The most commonly used of these functions is C<Perl_sv_dump>; it's used
1648 for dumping SVs, AVs, HVs, and CVs. The C<Devel::Peek> module calls
1649 C<sv_dump> to produce debugging output from Perl-space, so users of that
1650 module should already be familiar with its format. 
1651
1652 C<Perl_op_dump> can be used to dump an C<OP> structure or any of its
1653 derivatives, and produces output similiar to C<perl -Dx>; in fact,
1654 C<Perl_dump_eval> will dump the main root of the code being evaluated,
1655 exactly like C<-Dx>.
1656
1657 Other useful functions are C<Perl_dump_sub>, which turns a C<GV> into an
1658 op tree, C<Perl_dump_packsubs> which calls C<Perl_dump_sub> on all the
1659 subroutines in a package like so: (Thankfully, these are all xsubs, so
1660 there is no op tree)
1661
1662     (gdb) print Perl_dump_packsubs(PL_defstash)
1663
1664     SUB attributes::bootstrap = (xsub 0x811fedc 0)
1665
1666     SUB UNIVERSAL::can = (xsub 0x811f50c 0)
1667
1668     SUB UNIVERSAL::isa = (xsub 0x811f304 0)
1669
1670     SUB UNIVERSAL::VERSION = (xsub 0x811f7ac 0)
1671
1672     SUB DynaLoader::boot_DynaLoader = (xsub 0x805b188 0)
1673
1674 and C<Perl_dump_all>, which dumps all the subroutines in the stash and
1675 the op tree of the main root.
1676
1677 =head1 How multiple interpreters and concurrency are supported
1678
1679 =head2 Background and PERL_IMPLICIT_CONTEXT
1680
1681 The Perl interpreter can be regarded as a closed box: it has an API
1682 for feeding it code or otherwise making it do things, but it also has
1683 functions for its own use.  This smells a lot like an object, and
1684 there are ways for you to build Perl so that you can have multiple
1685 interpreters, with one interpreter represented either as a C++ object,
1686 a C structure, or inside a thread.  The thread, the C structure, or
1687 the C++ object will contain all the context, the state of that
1688 interpreter.
1689
1690 Three macros control the major Perl build flavors: MULTIPLICITY,
1691 USE_THREADS and PERL_OBJECT.  The MULTIPLICITY build has a C structure
1692 that packages all the interpreter state, there is a similar thread-specific
1693 data structure under USE_THREADS, and the (now deprecated) PERL_OBJECT
1694 build has a C++ class to maintain interpreter state.  In all three cases,
1695 PERL_IMPLICIT_CONTEXT is also normally defined, and enables the
1696 support for passing in a "hidden" first argument that represents all three
1697 data structures.
1698
1699 All this obviously requires a way for the Perl internal functions to be
1700 C++ methods, subroutines taking some kind of structure as the first
1701 argument, or subroutines taking nothing as the first argument.  To
1702 enable these three very different ways of building the interpreter,
1703 the Perl source (as it does in so many other situations) makes heavy
1704 use of macros and subroutine naming conventions.
1705
1706 First problem: deciding which functions will be public API functions and
1707 which will be private.  All functions whose names begin C<S_> are private 
1708 (think "S" for "secret" or "static").  All other functions begin with
1709 "Perl_", but just because a function begins with "Perl_" does not mean it is
1710 part of the API. (See L</Internal Functions>.) The easiest way to be B<sure> a 
1711 function is part of the API is to find its entry in L<perlapi>.  
1712 If it exists in L<perlapi>, it's part of the API.  If it doesn't, and you 
1713 think it should be (i.e., you need it for your extension), send mail via 
1714 L<perlbug> explaining why you think it should be.
1715
1716 Second problem: there must be a syntax so that the same subroutine
1717 declarations and calls can pass a structure as their first argument,
1718 or pass nothing.  To solve this, the subroutines are named and
1719 declared in a particular way.  Here's a typical start of a static
1720 function used within the Perl guts:
1721
1722   STATIC void
1723   S_incline(pTHX_ char *s)
1724
1725 STATIC becomes "static" in C, and is #define'd to nothing in C++.
1726
1727 A public function (i.e. part of the internal API, but not necessarily
1728 sanctioned for use in extensions) begins like this:
1729
1730   void
1731   Perl_sv_setsv(pTHX_ SV* dsv, SV* ssv)
1732
1733 C<pTHX_> is one of a number of macros (in perl.h) that hide the
1734 details of the interpreter's context.  THX stands for "thread", "this",
1735 or "thingy", as the case may be.  (And no, George Lucas is not involved. :-)
1736 The first character could be 'p' for a B<p>rototype, 'a' for B<a>rgument,
1737 or 'd' for B<d>eclaration, so we have C<pTHX>, C<aTHX> and C<dTHX>, and
1738 their variants.
1739
1740 When Perl is built without options that set PERL_IMPLICIT_CONTEXT, there is no
1741 first argument containing the interpreter's context.  The trailing underscore
1742 in the pTHX_ macro indicates that the macro expansion needs a comma
1743 after the context argument because other arguments follow it.  If
1744 PERL_IMPLICIT_CONTEXT is not defined, pTHX_ will be ignored, and the
1745 subroutine is not prototyped to take the extra argument.  The form of the
1746 macro without the trailing underscore is used when there are no additional
1747 explicit arguments.
1748
1749 When a core function calls another, it must pass the context.  This
1750 is normally hidden via macros.  Consider C<sv_setsv>.  It expands into
1751 something like this:
1752
1753     ifdef PERL_IMPLICIT_CONTEXT
1754       define sv_setsv(a,b)      Perl_sv_setsv(aTHX_ a, b)
1755       /* can't do this for vararg functions, see below */
1756     else
1757       define sv_setsv           Perl_sv_setsv
1758     endif
1759
1760 This works well, and means that XS authors can gleefully write:
1761
1762     sv_setsv(foo, bar);
1763
1764 and still have it work under all the modes Perl could have been
1765 compiled with.
1766
1767 Under PERL_OBJECT in the core, that will translate to either:
1768
1769     CPerlObj::Perl_sv_setsv(foo,bar);  # in CPerlObj functions,
1770                                        # C++ takes care of 'this'
1771   or
1772
1773     pPerl->Perl_sv_setsv(foo,bar);     # in truly static functions,
1774                                        # see objXSUB.h
1775
1776 Under PERL_OBJECT in extensions (aka PERL_CAPI), or under
1777 MULTIPLICITY/USE_THREADS with PERL_IMPLICIT_CONTEXT in both core
1778 and extensions, it will become:
1779
1780     Perl_sv_setsv(aTHX_ foo, bar);     # the canonical Perl "API"
1781                                        # for all build flavors
1782
1783 This doesn't work so cleanly for varargs functions, though, as macros
1784 imply that the number of arguments is known in advance.  Instead we
1785 either need to spell them out fully, passing C<aTHX_> as the first
1786 argument (the Perl core tends to do this with functions like
1787 Perl_warner), or use a context-free version.
1788
1789 The context-free version of Perl_warner is called
1790 Perl_warner_nocontext, and does not take the extra argument.  Instead
1791 it does dTHX; to get the context from thread-local storage.  We
1792 C<#define warner Perl_warner_nocontext> so that extensions get source
1793 compatibility at the expense of performance.  (Passing an arg is
1794 cheaper than grabbing it from thread-local storage.)
1795
1796 You can ignore [pad]THX[xo] when browsing the Perl headers/sources.
1797 Those are strictly for use within the core.  Extensions and embedders
1798 need only be aware of [pad]THX.
1799
1800 =head2 So what happened to dTHR?
1801
1802 C<dTHR> was introduced in perl 5.005 to support the older thread model.
1803 The older thread model now uses the C<THX> mechanism to pass context
1804 pointers around, so C<dTHR> is not useful any more.  Perl 5.6.0 and
1805 later still have it for backward source compatibility, but it is defined
1806 to be a no-op.
1807
1808 =head2 How do I use all this in extensions?
1809
1810 When Perl is built with PERL_IMPLICIT_CONTEXT, extensions that call
1811 any functions in the Perl API will need to pass the initial context
1812 argument somehow.  The kicker is that you will need to write it in
1813 such a way that the extension still compiles when Perl hasn't been
1814 built with PERL_IMPLICIT_CONTEXT enabled.
1815
1816 There are three ways to do this.  First, the easy but inefficient way,
1817 which is also the default, in order to maintain source compatibility
1818 with extensions: whenever XSUB.h is #included, it redefines the aTHX
1819 and aTHX_ macros to call a function that will return the context.
1820 Thus, something like:
1821
1822         sv_setsv(asv, bsv);
1823
1824 in your extension will translate to this when PERL_IMPLICIT_CONTEXT is
1825 in effect:
1826
1827         Perl_sv_setsv(Perl_get_context(), asv, bsv);
1828
1829 or to this otherwise:
1830
1831         Perl_sv_setsv(asv, bsv);
1832
1833 You have to do nothing new in your extension to get this; since
1834 the Perl library provides Perl_get_context(), it will all just
1835 work.
1836
1837 The second, more efficient way is to use the following template for
1838 your Foo.xs:
1839
1840         #define PERL_NO_GET_CONTEXT     /* we want efficiency */
1841         #include "EXTERN.h"
1842         #include "perl.h"
1843         #include "XSUB.h"
1844
1845         static my_private_function(int arg1, int arg2);
1846
1847         static SV *
1848         my_private_function(int arg1, int arg2)
1849         {
1850             dTHX;       /* fetch context */
1851             ... call many Perl API functions ...
1852         }
1853
1854         [... etc ...]
1855
1856         MODULE = Foo            PACKAGE = Foo
1857
1858         /* typical XSUB */
1859
1860         void
1861         my_xsub(arg)
1862                 int arg
1863             CODE:
1864                 my_private_function(arg, 10);
1865
1866 Note that the only two changes from the normal way of writing an
1867 extension is the addition of a C<#define PERL_NO_GET_CONTEXT> before
1868 including the Perl headers, followed by a C<dTHX;> declaration at
1869 the start of every function that will call the Perl API.  (You'll
1870 know which functions need this, because the C compiler will complain
1871 that there's an undeclared identifier in those functions.)  No changes
1872 are needed for the XSUBs themselves, because the XS() macro is
1873 correctly defined to pass in the implicit context if needed.
1874
1875 The third, even more efficient way is to ape how it is done within
1876 the Perl guts:
1877
1878
1879         #define PERL_NO_GET_CONTEXT     /* we want efficiency */
1880         #include "EXTERN.h"
1881         #include "perl.h"
1882         #include "XSUB.h"
1883
1884         /* pTHX_ only needed for functions that call Perl API */
1885         static my_private_function(pTHX_ int arg1, int arg2);
1886
1887         static SV *
1888         my_private_function(pTHX_ int arg1, int arg2)
1889         {
1890             /* dTHX; not needed here, because THX is an argument */
1891             ... call Perl API functions ...
1892         }
1893
1894         [... etc ...]
1895
1896         MODULE = Foo            PACKAGE = Foo
1897
1898         /* typical XSUB */
1899
1900         void
1901         my_xsub(arg)
1902                 int arg
1903             CODE:
1904                 my_private_function(aTHX_ arg, 10);
1905
1906 This implementation never has to fetch the context using a function
1907 call, since it is always passed as an extra argument.  Depending on
1908 your needs for simplicity or efficiency, you may mix the previous
1909 two approaches freely.
1910
1911 Never add a comma after C<pTHX> yourself--always use the form of the
1912 macro with the underscore for functions that take explicit arguments,
1913 or the form without the argument for functions with no explicit arguments.
1914
1915 =head2 Should I do anything special if I call perl from multiple threads?
1916
1917 If you create interpreters in one thread and then proceed to call them in
1918 another, you need to make sure perl's own Thread Local Storage (TLS) slot is
1919 initialized correctly in each of those threads.
1920
1921 The C<perl_alloc> and C<perl_clone> API functions will automatically set
1922 the TLS slot to the interpreter they created, so that there is no need to do
1923 anything special if the interpreter is always accessed in the same thread that
1924 created it, and that thread did not create or call any other interpreters
1925 afterwards.  If that is not the case, you have to set the TLS slot of the
1926 thread before calling any functions in the Perl API on that particular
1927 interpreter.  This is done by calling the C<PERL_SET_CONTEXT> macro in that
1928 thread as the first thing you do:
1929
1930         /* do this before doing anything else with some_perl */
1931         PERL_SET_CONTEXT(some_perl);
1932
1933         ... other Perl API calls on some_perl go here ...
1934
1935 =head2 Future Plans and PERL_IMPLICIT_SYS
1936
1937 Just as PERL_IMPLICIT_CONTEXT provides a way to bundle up everything
1938 that the interpreter knows about itself and pass it around, so too are
1939 there plans to allow the interpreter to bundle up everything it knows
1940 about the environment it's running on.  This is enabled with the
1941 PERL_IMPLICIT_SYS macro.  Currently it only works with PERL_OBJECT
1942 and USE_THREADS on Windows (see inside iperlsys.h).
1943
1944 This allows the ability to provide an extra pointer (called the "host"
1945 environment) for all the system calls.  This makes it possible for
1946 all the system stuff to maintain their own state, broken down into
1947 seven C structures.  These are thin wrappers around the usual system
1948 calls (see win32/perllib.c) for the default perl executable, but for a
1949 more ambitious host (like the one that would do fork() emulation) all
1950 the extra work needed to pretend that different interpreters are
1951 actually different "processes", would be done here.
1952
1953 The Perl engine/interpreter and the host are orthogonal entities.
1954 There could be one or more interpreters in a process, and one or
1955 more "hosts", with free association between them.
1956
1957 =head1 Internal Functions
1958
1959 All of Perl's internal functions which will be exposed to the outside
1960 world are be prefixed by C<Perl_> so that they will not conflict with XS
1961 functions or functions used in a program in which Perl is embedded.
1962 Similarly, all global variables begin with C<PL_>. (By convention,
1963 static functions start with C<S_>)
1964
1965 Inside the Perl core, you can get at the functions either with or
1966 without the C<Perl_> prefix, thanks to a bunch of defines that live in
1967 F<embed.h>. This header file is generated automatically from
1968 F<embed.pl>. F<embed.pl> also creates the prototyping header files for
1969 the internal functions, generates the documentation and a lot of other
1970 bits and pieces. It's important that when you add a new function to the
1971 core or change an existing one, you change the data in the table at the
1972 end of F<embed.pl> as well. Here's a sample entry from that table:
1973
1974     Apd |SV**   |av_fetch   |AV* ar|I32 key|I32 lval
1975
1976 The second column is the return type, the third column the name. Columns
1977 after that are the arguments. The first column is a set of flags:
1978
1979 =over 3
1980
1981 =item A
1982
1983 This function is a part of the public API.
1984
1985 =item p
1986
1987 This function has a C<Perl_> prefix; ie, it is defined as C<Perl_av_fetch>
1988
1989 =item d
1990
1991 This function has documentation using the C<apidoc> feature which we'll
1992 look at in a second.
1993
1994 =back
1995
1996 Other available flags are:
1997
1998 =over 3
1999
2000 =item s
2001
2002 This is a static function and is defined as C<S_whatever>, and usually
2003 called within the sources as C<whatever(...)>.
2004
2005 =item n
2006
2007 This does not use C<aTHX_> and C<pTHX> to pass interpreter context. (See
2008 L<perlguts/Background and PERL_IMPLICIT_CONTEXT>.)
2009
2010 =item r
2011
2012 This function never returns; C<croak>, C<exit> and friends.
2013
2014 =item f
2015
2016 This function takes a variable number of arguments, C<printf> style.
2017 The argument list should end with C<...>, like this:
2018
2019     Afprd   |void   |croak          |const char* pat|...
2020
2021 =item M
2022
2023 This function is part of the experimental development API, and may change 
2024 or disappear without notice.
2025
2026 =item o
2027
2028 This function should not have a compatibility macro to define, say,
2029 C<Perl_parse> to C<parse>. It must be called as C<Perl_parse>.
2030
2031 =item j
2032
2033 This function is not a member of C<CPerlObj>. If you don't know
2034 what this means, don't use it.
2035
2036 =item x
2037
2038 This function isn't exported out of the Perl core.
2039
2040 =back
2041
2042 If you edit F<embed.pl>, you will need to run C<make regen_headers> to
2043 force a rebuild of F<embed.h> and other auto-generated files.
2044
2045 =head2 Formatted Printing of IVs, UVs, and NVs
2046
2047 If you are printing IVs, UVs, or NVS instead of the stdio(3) style
2048 formatting codes like C<%d>, C<%ld>, C<%f>, you should use the
2049 following macros for portability
2050
2051         IVdf            IV in decimal
2052         UVuf            UV in decimal
2053         UVof            UV in octal
2054         UVxf            UV in hexadecimal
2055         NVef            NV %e-like
2056         NVff            NV %f-like
2057         NVgf            NV %g-like
2058
2059 These will take care of 64-bit integers and long doubles.
2060 For example:
2061
2062         printf("IV is %"IVdf"\n", iv);
2063
2064 The IVdf will expand to whatever is the correct format for the IVs.
2065
2066 If you are printing addresses of pointers, use UVxf combined
2067 with PTR2UV(), do not use %lx or %p.
2068
2069 =head2 Pointer-To-Integer and Integer-To-Pointer
2070
2071 Because pointer size does not necessarily equal integer size,
2072 use the follow macros to do it right.
2073
2074         PTR2UV(pointer)
2075         PTR2IV(pointer)
2076         PTR2NV(pointer)
2077         INT2PTR(pointertotype, integer)
2078
2079 For example:
2080
2081         IV  iv = ...;
2082         SV *sv = INT2PTR(SV*, iv);
2083
2084 and
2085
2086         AV *av = ...;
2087         UV  uv = PTR2UV(av);
2088
2089 =head2 Source Documentation
2090
2091 There's an effort going on to document the internal functions and
2092 automatically produce reference manuals from them - L<perlapi> is one
2093 such manual which details all the functions which are available to XS
2094 writers. L<perlintern> is the autogenerated manual for the functions
2095 which are not part of the API and are supposedly for internal use only.
2096
2097 Source documentation is created by putting POD comments into the C
2098 source, like this:
2099
2100  /*
2101  =for apidoc sv_setiv
2102
2103  Copies an integer into the given SV.  Does not handle 'set' magic.  See
2104  C<sv_setiv_mg>.
2105
2106  =cut
2107  */
2108
2109 Please try and supply some documentation if you add functions to the
2110 Perl core.
2111
2112 =head1 Unicode Support
2113
2114 Perl 5.6.0 introduced Unicode support. It's important for porters and XS
2115 writers to understand this support and make sure that the code they
2116 write does not corrupt Unicode data.
2117
2118 =head2 What B<is> Unicode, anyway?
2119
2120 In the olden, less enlightened times, we all used to use ASCII. Most of
2121 us did, anyway. The big problem with ASCII is that it's American. Well,
2122 no, that's not actually the problem; the problem is that it's not
2123 particularly useful for people who don't use the Roman alphabet. What
2124 used to happen was that particular languages would stick their own
2125 alphabet in the upper range of the sequence, between 128 and 255. Of
2126 course, we then ended up with plenty of variants that weren't quite
2127 ASCII, and the whole point of it being a standard was lost.
2128
2129 Worse still, if you've got a language like Chinese or
2130 Japanese that has hundreds or thousands of characters, then you really
2131 can't fit them into a mere 256, so they had to forget about ASCII
2132 altogether, and build their own systems using pairs of numbers to refer
2133 to one character.
2134
2135 To fix this, some people formed Unicode, Inc. and
2136 produced a new character set containing all the characters you can
2137 possibly think of and more. There are several ways of representing these
2138 characters, and the one Perl uses is called UTF8. UTF8 uses
2139 a variable number of bytes to represent a character, instead of just
2140 one. You can learn more about Unicode at http://www.unicode.org/
2141
2142 =head2 How can I recognise a UTF8 string?
2143
2144 You can't. This is because UTF8 data is stored in bytes just like
2145 non-UTF8 data. The Unicode character 200, (C<0xC8> for you hex types)
2146 capital E with a grave accent, is represented by the two bytes
2147 C<v196.172>. Unfortunately, the non-Unicode string C<chr(196).chr(172)>
2148 has that byte sequence as well. So you can't tell just by looking - this
2149 is what makes Unicode input an interesting problem.
2150
2151 The API function C<is_utf8_string> can help; it'll tell you if a string
2152 contains only valid UTF8 characters. However, it can't do the work for
2153 you. On a character-by-character basis, C<is_utf8_char> will tell you
2154 whether the current character in a string is valid UTF8.
2155
2156 =head2 How does UTF8 represent Unicode characters?
2157
2158 As mentioned above, UTF8 uses a variable number of bytes to store a
2159 character. Characters with values 1...128 are stored in one byte, just
2160 like good ol' ASCII. Character 129 is stored as C<v194.129>; this
2161 continues up to character 191, which is C<v194.191>. Now we've run out of
2162 bits (191 is binary C<10111111>) so we move on; 192 is C<v195.128>. And
2163 so it goes on, moving to three bytes at character 2048.
2164
2165 Assuming you know you're dealing with a UTF8 string, you can find out
2166 how long the first character in it is with the C<UTF8SKIP> macro:
2167
2168     char *utf = "\305\233\340\240\201";
2169     I32 len;
2170
2171     len = UTF8SKIP(utf); /* len is 2 here */
2172     utf += len;
2173     len = UTF8SKIP(utf); /* len is 3 here */
2174
2175 Another way to skip over characters in a UTF8 string is to use
2176 C<utf8_hop>, which takes a string and a number of characters to skip
2177 over. You're on your own about bounds checking, though, so don't use it
2178 lightly.
2179
2180 All bytes in a multi-byte UTF8 character will have the high bit set, so
2181 you can test if you need to do something special with this character
2182 like this:
2183
2184     UV uv;
2185
2186     if (utf & 0x80)
2187         /* Must treat this as UTF8 */
2188         uv = utf8_to_uv(utf);
2189     else
2190         /* OK to treat this character as a byte */
2191         uv = *utf;
2192
2193 You can also see in that example that we use C<utf8_to_uv> to get the
2194 value of the character; the inverse function C<uv_to_utf8> is available
2195 for putting a UV into UTF8:
2196
2197     if (uv > 0x80)
2198         /* Must treat this as UTF8 */
2199         utf8 = uv_to_utf8(utf8, uv);
2200     else
2201         /* OK to treat this character as a byte */
2202         *utf8++ = uv;
2203
2204 You B<must> convert characters to UVs using the above functions if
2205 you're ever in a situation where you have to match UTF8 and non-UTF8
2206 characters. You may not skip over UTF8 characters in this case. If you
2207 do this, you'll lose the ability to match hi-bit non-UTF8 characters;
2208 for instance, if your UTF8 string contains C<v196.172>, and you skip
2209 that character, you can never match a C<chr(200)> in a non-UTF8 string.
2210 So don't do that!
2211
2212 =head2 How does Perl store UTF8 strings?
2213
2214 Currently, Perl deals with Unicode strings and non-Unicode strings
2215 slightly differently. If a string has been identified as being UTF-8
2216 encoded, Perl will set a flag in the SV, C<SVf_UTF8>. You can check and
2217 manipulate this flag with the following macros:
2218
2219     SvUTF8(sv)
2220     SvUTF8_on(sv)
2221     SvUTF8_off(sv)
2222
2223 This flag has an important effect on Perl's treatment of the string: if
2224 Unicode data is not properly distinguished, regular expressions,
2225 C<length>, C<substr> and other string handling operations will have
2226 undesirable results.
2227
2228 The problem comes when you have, for instance, a string that isn't
2229 flagged is UTF8, and contains a byte sequence that could be UTF8 -
2230 especially when combining non-UTF8 and UTF8 strings.
2231
2232 Never forget that the C<SVf_UTF8> flag is separate to the PV value; you
2233 need be sure you don't accidentally knock it off while you're
2234 manipulating SVs. More specifically, you cannot expect to do this:
2235
2236     SV *sv;
2237     SV *nsv;
2238     STRLEN len;
2239     char *p;
2240
2241     p = SvPV(sv, len);
2242     frobnicate(p);
2243     nsv = newSVpvn(p, len);
2244
2245 The C<char*> string does not tell you the whole story, and you can't
2246 copy or reconstruct an SV just by copying the string value. Check if the
2247 old SV has the UTF8 flag set, and act accordingly:
2248
2249     p = SvPV(sv, len);
2250     frobnicate(p);
2251     nsv = newSVpvn(p, len);
2252     if (SvUTF8(sv))
2253         SvUTF8_on(nsv);
2254
2255 In fact, your C<frobnicate> function should be made aware of whether or
2256 not it's dealing with UTF8 data, so that it can handle the string
2257 appropriately.
2258
2259 =head2 How do I convert a string to UTF8?
2260
2261 If you're mixing UTF8 and non-UTF8 strings, you might find it necessary
2262 to upgrade one of the strings to UTF8. If you've got an SV, the easiest
2263 way to do this is:
2264
2265     sv_utf8_upgrade(sv);
2266
2267 However, you must not do this, for example:
2268
2269     if (!SvUTF8(left))
2270         sv_utf8_upgrade(left);
2271
2272 If you do this in a binary operator, you will actually change one of the
2273 strings that came into the operator, and, while it shouldn't be noticeable
2274 by the end user, it can cause problems.
2275
2276 Instead, C<bytes_to_utf8> will give you a UTF8-encoded B<copy> of its
2277 string argument. This is useful for having the data available for
2278 comparisons and so on, without harming the original SV. There's also
2279 C<utf8_to_bytes> to go the other way, but naturally, this will fail if
2280 the string contains any characters above 255 that can't be represented
2281 in a single byte.
2282
2283 =head2 Is there anything else I need to know?
2284
2285 Not really. Just remember these things:
2286
2287 =over 3
2288
2289 =item *
2290
2291 There's no way to tell if a string is UTF8 or not. You can tell if an SV
2292 is UTF8 by looking at is C<SvUTF8> flag. Don't forget to set the flag if
2293 something should be UTF8. Treat the flag as part of the PV, even though
2294 it's not - if you pass on the PV to somewhere, pass on the flag too.
2295
2296 =item *
2297
2298 If a string is UTF8, B<always> use C<utf8_to_uv> to get at the value,
2299 unless C<!(*s & 0x80)> in which case you can use C<*s>.
2300
2301 =item *
2302
2303 When writing to a UTF8 string, B<always> use C<uv_to_utf8>, unless
2304 C<uv < 0x80> in which case you can use C<*s = uv>.
2305
2306 =item *
2307
2308 Mixing UTF8 and non-UTF8 strings is tricky. Use C<bytes_to_utf8> to get
2309 a new string which is UTF8 encoded. There are tricks you can use to
2310 delay deciding whether you need to use a UTF8 string until you get to a
2311 high character - C<HALF_UPGRADE> is one of those.
2312
2313 =back
2314
2315 =head1 AUTHORS
2316
2317 Until May 1997, this document was maintained by Jeff Okamoto
2318 <okamoto@corp.hp.com>.  It is now maintained as part of Perl itself
2319 by the Perl 5 Porters <perl5-porters@perl.org>.
2320
2321 With lots of help and suggestions from Dean Roehrich, Malcolm Beattie,
2322 Andreas Koenig, Paul Hudson, Ilya Zakharevich, Paul Marquess, Neil
2323 Bowers, Matthew Green, Tim Bunce, Spider Boardman, Ulrich Pfeifer,
2324 Stephen McCamant, and Gurusamy Sarathy.
2325
2326 API Listing originally by Dean Roehrich <roehrich@cray.com>.
2327
2328 Modifications to autogenerate the API listing (L<perlapi>) by Benjamin
2329 Stuhl.
2330
2331 =head1 SEE ALSO
2332
2333 perlapi(1), perlintern(1), perlxs(1), perlembed(1)