Make surrogates illegal also on EBCDIC.
[p5sagit/p5-mst-13.2.git] / pod / perlhack.pod
1 =head1 NAME
2
3 perlhack - How to hack at the Perl internals
4
5 =head1 DESCRIPTION
6
7 This document attempts to explain how Perl development takes place,
8 and ends with some suggestions for people wanting to become bona fide
9 porters.
10
11 The perl5-porters mailing list is where the Perl standard distribution
12 is maintained and developed.  The list can get anywhere from 10 to 150
13 messages a day, depending on the heatedness of the debate.  Most days
14 there are two or three patches, extensions, features, or bugs being
15 discussed at a time.
16
17 A searchable archive of the list is at either:
18
19     http://www.xray.mpe.mpg.de/mailing-lists/perl5-porters/
20
21 or
22
23     http://archive.develooper.com/perl5-porters@perl.org/
24
25 List subscribers (the porters themselves) come in several flavours.
26 Some are quiet curious lurkers, who rarely pitch in and instead watch
27 the ongoing development to ensure they're forewarned of new changes or
28 features in Perl.  Some are representatives of vendors, who are there
29 to make sure that Perl continues to compile and work on their
30 platforms.  Some patch any reported bug that they know how to fix,
31 some are actively patching their pet area (threads, Win32, the regexp
32 engine), while others seem to do nothing but complain.  In other
33 words, it's your usual mix of technical people.
34
35 Over this group of porters presides Larry Wall.  He has the final word
36 in what does and does not change in the Perl language.  Various
37 releases of Perl are shepherded by a ``pumpking'', a porter
38 responsible for gathering patches, deciding on a patch-by-patch
39 feature-by-feature basis what will and will not go into the release.
40 For instance, Gurusamy Sarathy is the pumpking for the 5.6 release of
41 Perl.
42
43 In addition, various people are pumpkings for different things.  For
44 instance, Andy Dougherty and Jarkko Hietaniemi share the I<Configure>
45 pumpkin, and Tom Christiansen is the documentation pumpking.
46
47 Larry sees Perl development along the lines of the US government:
48 there's the Legislature (the porters), the Executive branch (the
49 pumpkings), and the Supreme Court (Larry).  The legislature can
50 discuss and submit patches to the executive branch all they like, but
51 the executive branch is free to veto them.  Rarely, the Supreme Court
52 will side with the executive branch over the legislature, or the
53 legislature over the executive branch.  Mostly, however, the
54 legislature and the executive branch are supposed to get along and
55 work out their differences without impeachment or court cases.
56
57 You might sometimes see reference to Rule 1 and Rule 2.  Larry's power
58 as Supreme Court is expressed in The Rules:
59
60 =over 4
61
62 =item 1
63
64 Larry is always by definition right about how Perl should behave.
65 This means he has final veto power on the core functionality.
66
67 =item 2
68
69 Larry is allowed to change his mind about any matter at a later date,
70 regardless of whether he previously invoked Rule 1.
71
72 =back
73
74 Got that?  Larry is always right, even when he was wrong.  It's rare
75 to see either Rule exercised, but they are often alluded to.
76
77 New features and extensions to the language are contentious, because
78 the criteria used by the pumpkings, Larry, and other porters to decide
79 which features should be implemented and incorporated are not codified
80 in a few small design goals as with some other languages.  Instead,
81 the heuristics are flexible and often difficult to fathom.  Here is
82 one person's list, roughly in decreasing order of importance, of
83 heuristics that new features have to be weighed against:
84
85 =over 4
86
87 =item Does concept match the general goals of Perl?
88
89 These haven't been written anywhere in stone, but one approximation
90 is:
91
92  1. Keep it fast, simple, and useful.
93  2. Keep features/concepts as orthogonal as possible.
94  3. No arbitrary limits (platforms, data sizes, cultures).
95  4. Keep it open and exciting to use/patch/advocate Perl everywhere.
96  5. Either assimilate new technologies, or build bridges to them.
97
98 =item Where is the implementation?
99
100 All the talk in the world is useless without an implementation.  In
101 almost every case, the person or people who argue for a new feature
102 will be expected to be the ones who implement it.  Porters capable
103 of coding new features have their own agendas, and are not available
104 to implement your (possibly good) idea.
105
106 =item Backwards compatibility
107
108 It's a cardinal sin to break existing Perl programs.  New warnings are
109 contentious--some say that a program that emits warnings is not
110 broken, while others say it is.  Adding keywords has the potential to
111 break programs, changing the meaning of existing token sequences or
112 functions might break programs.
113
114 =item Could it be a module instead?
115
116 Perl 5 has extension mechanisms, modules and XS, specifically to avoid
117 the need to keep changing the Perl interpreter.  You can write modules
118 that export functions, you can give those functions prototypes so they
119 can be called like built-in functions, you can even write XS code to
120 mess with the runtime data structures of the Perl interpreter if you
121 want to implement really complicated things.  If it can be done in a
122 module instead of in the core, it's highly unlikely to be added.
123
124 =item Is the feature generic enough?
125
126 Is this something that only the submitter wants added to the language,
127 or would it be broadly useful?  Sometimes, instead of adding a feature
128 with a tight focus, the porters might decide to wait until someone
129 implements the more generalized feature.  For instance, instead of
130 implementing a ``delayed evaluation'' feature, the porters are waiting
131 for a macro system that would permit delayed evaluation and much more.
132
133 =item Does it potentially introduce new bugs?
134
135 Radical rewrites of large chunks of the Perl interpreter have the
136 potential to introduce new bugs.  The smaller and more localized the
137 change, the better.
138
139 =item Does it preclude other desirable features?
140
141 A patch is likely to be rejected if it closes off future avenues of
142 development.  For instance, a patch that placed a true and final
143 interpretation on prototypes is likely to be rejected because there
144 are still options for the future of prototypes that haven't been
145 addressed.
146
147 =item Is the implementation robust?
148
149 Good patches (tight code, complete, correct) stand more chance of
150 going in.  Sloppy or incorrect patches might be placed on the back
151 burner until the pumpking has time to fix, or might be discarded
152 altogether without further notice.
153
154 =item Is the implementation generic enough to be portable?
155
156 The worst patches make use of a system-specific features.  It's highly
157 unlikely that nonportable additions to the Perl language will be
158 accepted.
159
160 =item Is the implementation tested?
161
162 Patches which change behaviour (fixing bugs or introducing new features)
163 must include regression tests to verify that everything works as expected.
164 Without tests provided by the original author, how can anyone else changing
165 perl in the future be sure that they haven't unwittingly broken the behaviour
166 the patch implements? And without tests, how can the patch's author be
167 confident that his/her hard work put into the patch won't be accidentally
168 thrown away by someone in the future?
169
170 =item Is there enough documentation?
171
172 Patches without documentation are probably ill-thought out or
173 incomplete.  Nothing can be added without documentation, so submitting
174 a patch for the appropriate manpages as well as the source code is
175 always a good idea.
176
177 =item Is there another way to do it?
178
179 Larry said ``Although the Perl Slogan is I<There's More Than One Way
180 to Do It>, I hesitate to make 10 ways to do something''.  This is a
181 tricky heuristic to navigate, though--one man's essential addition is
182 another man's pointless cruft.
183
184 =item Does it create too much work?
185
186 Work for the pumpking, work for Perl programmers, work for module
187 authors, ...  Perl is supposed to be easy.
188
189 =item Patches speak louder than words
190
191 Working code is always preferred to pie-in-the-sky ideas.  A patch to
192 add a feature stands a much higher chance of making it to the language
193 than does a random feature request, no matter how fervently argued the
194 request might be.  This ties into ``Will it be useful?'', as the fact
195 that someone took the time to make the patch demonstrates a strong
196 desire for the feature.
197
198 =back
199
200 If you're on the list, you might hear the word ``core'' bandied
201 around.  It refers to the standard distribution.  ``Hacking on the
202 core'' means you're changing the C source code to the Perl
203 interpreter.  ``A core module'' is one that ships with Perl.
204
205 =head2 Keeping in sync
206
207 The source code to the Perl interpreter, in its different versions, is
208 kept in a repository managed by a revision control system (which is
209 currently the Perforce program, see http://perforce.com/).  The
210 pumpkings and a few others have access to the repository to check in
211 changes.  Periodically the pumpking for the development version of Perl
212 will release a new version, so the rest of the porters can see what's
213 changed.  The current state of the main trunk of repository, and patches
214 that describe the individual changes that have happened since the last
215 public release are available at this location:
216
217     ftp://ftp.linux.activestate.com/pub/staff/gsar/APC/
218
219 If you are a member of the perl5-porters mailing list, it is a good
220 thing to keep in touch with the most recent changes. If not only to
221 verify if what you would have posted as a bug report isn't already
222 solved in the most recent available perl development branch, also
223 known as perl-current, bleading edge perl, bleedperl or bleadperl.
224
225 Needless to say, the source code in perl-current is usually in a perpetual
226 state of evolution.  You should expect it to be very buggy.  Do B<not> use
227 it for any purpose other than testing and development.
228
229 Keeping in sync with the most recent branch can be done in several ways,
230 but the most convenient and reliable way is using B<rsync>, available at
231 ftp://rsync.samba.org/pub/rsync/ .  (You can also get the most recent
232 branch by FTP.)
233
234 If you choose to keep in sync using rsync, there are two approaches
235 to doing so:
236
237 =over 4
238
239 =item rsync'ing the source tree
240
241 Presuming you are in the directory where your perl source resides
242 and you have rsync installed and available, you can `upgrade' to
243 the bleadperl using:
244
245  # rsync -avz rsync://ftp.linux.activestate.com/perl-current/ .
246
247 This takes care of updating every single item in the source tree to
248 the latest applied patch level, creating files that are new (to your
249 distribution) and setting date/time stamps of existing files to
250 reflect the bleadperl status.
251
252 Note that this will not delete any files that were in '.' before
253 the rsync. Once you are sure that the rsync is running correctly,
254 run it with the --delete and the --dry-run options like this:
255
256  # rsync -avz --delete --dry-run rsync://ftp.linux.activestate.com/perl-current/ .
257
258 This will I<simulate> an rsync run that also deletes files not
259 present in the bleadperl master copy. Observe the results from
260 this run closely. If you are sure that the actual run would delete
261 no files precious to you, you could remove the '--dry-run' option.
262
263 You can than check what patch was the latest that was applied by
264 looking in the file B<.patch>, which will show the number of the
265 latest patch.
266
267 If you have more than one machine to keep in sync, and not all of
268 them have access to the WAN (so you are not able to rsync all the
269 source trees to the real source), there are some ways to get around
270 this problem.
271
272 =over 4
273
274 =item Using rsync over the LAN
275
276 Set up a local rsync server which makes the rsynced source tree
277 available to the LAN and sync the other machines against this
278 directory.
279
280 From http://rsync.samba.org/README.html:
281
282    "Rsync uses rsh or ssh for communication. It does not need to be
283     setuid and requires no special privileges for installation.  It
284     does not require an inetd entry or a daemon.  You must, however,
285     have a working rsh or ssh system.  Using ssh is recommended for
286     its security features."
287
288 =item Using pushing over the NFS
289
290 Having the other systems mounted over the NFS, you can take an
291 active pushing approach by checking the just updated tree against
292 the other not-yet synced trees. An example would be
293
294   #!/usr/bin/perl -w
295
296   use strict;
297   use File::Copy;
298
299   my %MF = map {
300       m/(\S+)/;
301       $1 => [ (stat $1)[2, 7, 9] ];     # mode, size, mtime
302       } `cat MANIFEST`;
303
304   my %remote = map { $_ => "/$_/pro/3gl/CPAN/perl-5.7.1" } qw(host1 host2);
305
306   foreach my $host (keys %remote) {
307       unless (-d $remote{$host}) {
308           print STDERR "Cannot Xsync for host $host\n";
309           next;
310           }
311       foreach my $file (keys %MF) {
312           my $rfile = "$remote{$host}/$file";
313           my ($mode, $size, $mtime) = (stat $rfile)[2, 7, 9];
314           defined $size or ($mode, $size, $mtime) = (0, 0, 0);
315           $size == $MF{$file}[1] && $mtime == $MF{$file}[2] and next;
316           printf "%4s %-34s %8d %9d  %8d %9d\n",
317               $host, $file, $MF{$file}[1], $MF{$file}[2], $size, $mtime;
318           unlink $rfile;
319           copy ($file, $rfile);
320           utime time, $MF{$file}[2], $rfile;
321           chmod $MF{$file}[0], $rfile;
322           }
323       }
324
325 though this is not perfect. It could be improved with checking
326 file checksums before updating. Not all NFS systems support
327 reliable utime support (when used over the NFS).
328
329 =back
330
331 =item rsync'ing the patches
332
333 The source tree is maintained by the pumpking who applies patches to
334 the files in the tree. These patches are either created by the
335 pumpking himself using C<diff -c> after updating the file manually or
336 by applying patches sent in by posters on the perl5-porters list.
337 These patches are also saved and rsync'able, so you can apply them
338 yourself to the source files.
339
340 Presuming you are in a directory where your patches reside, you can
341 get them in sync with
342
343  # rsync -avz rsync://ftp.linux.activestate.com/perl-current-diffs/ .
344
345 This makes sure the latest available patch is downloaded to your
346 patch directory.
347
348 It's then up to you to apply these patches, using something like
349
350  # last=`ls -rt1 *.gz | tail -1`
351  # rsync -avz rsync://ftp.linux.activestate.com/perl-current-diffs/ .
352  # find . -name '*.gz' -newer $last -exec gzcat {} \; >blead.patch
353  # cd ../perl-current
354  # patch -p1 -N <../perl-current-diffs/blead.patch
355
356 or, since this is only a hint towards how it works, use CPAN-patchaperl
357 from Andreas König to have better control over the patching process.
358
359 =back
360
361 =head2 Why rsync the source tree
362
363 =over 4
364
365 =item It's easier to rsync the source tree
366
367 Since you don't have to apply the patches yourself, you are sure all
368 files in the source tree are in the right state.
369
370 =item It's more recent
371
372 According to Gurusamy Sarathy:
373
374    "... The rsync mirror is automatic and syncs with the repository
375     every five minutes.
376
377    "Updating the patch  area  still  requires  manual  intervention
378     (with all the goofiness that implies,  which you've noted)  and
379     is typically on a daily cycle.   Making this process  automatic
380     is on my tuit list, but don't ask me when."
381
382 =item It's more reliable
383
384 Well, since the patches are updated by hand, I don't have to say any
385 more ... (see Sarathy's remark).
386
387 =back
388
389 =head2 Why rsync the patches
390
391 =over 4
392
393 =item It's easier to rsync the patches
394
395 If you have more than one machine that you want to keep in track with
396 bleadperl, it's easier to rsync the patches only once and then apply
397 them to all the source trees on the different machines.
398
399 In case you try to keep in pace on 5 different machines, for which
400 only one of them has access to the WAN, rsync'ing all the source
401 trees should than be done 5 times over the NFS. Having
402 rsync'ed the patches only once, I can apply them to all the source
403 trees automatically. Need you say more ;-)
404
405 =item It's a good reference
406
407 If you do not only like to have the most recent development branch,
408 but also like to B<fix> bugs, or extend features, you want to dive
409 into the sources. If you are a seasoned perl core diver, you don't
410 need no manuals, tips, roadmaps, perlguts.pod or other aids to find
411 your way around. But if you are a starter, the patches may help you
412 in finding where you should start and how to change the bits that
413 bug you.
414
415 The file B<Changes> is updated on occasions the pumpking sees as his
416 own little sync points. On those occasions, he releases a tar-ball of
417 the current source tree (i.e. perl@7582.tar.gz), which will be an
418 excellent point to start with when choosing to use the 'rsync the
419 patches' scheme. Starting with perl@7582, which means a set of source
420 files on which the latest applied patch is number 7582, you apply all
421 succeeding patches available from then on (7583, 7584, ...).
422
423 You can use the patches later as a kind of search archive.
424
425 =over 4
426
427 =item Finding a start point
428
429 If you want to fix/change the behaviour of function/feature Foo, just
430 scan the patches for patches that mention Foo either in the subject,
431 the comments, or the body of the fix. A good chance the patch shows
432 you the files that are affected by that patch which are very likely
433 to be the starting point of your journey into the guts of perl.
434
435 =item Finding how to fix a bug
436
437 If you've found I<where> the function/feature Foo misbehaves, but you
438 don't know how to fix it (but you do know the change you want to
439 make), you can, again, peruse the patches for similar changes and
440 look how others apply the fix.
441
442 =item Finding the source of misbehaviour
443
444 When you keep in sync with bleadperl, the pumpking would love to
445 I<see> that the community efforts really work. So after each of his
446 sync points, you are to 'make test' to check if everything is still
447 in working order. If it is, you do 'make ok', which will send an OK
448 report to perlbug@perl.org. (If you do not have access to a mailer
449 from the system you just finished successfully 'make test', you can
450 do 'make okfile', which creates the file C<perl.ok>, which you can
451 than take to your favourite mailer and mail yourself).
452
453 But of course, as always, things will not always lead to a success
454 path, and one or more test do not pass the 'make test'. Before
455 sending in a bug report (using 'make nok' or 'make nokfile'), check
456 the mailing list if someone else has reported the bug already and if
457 so, confirm it by replying to that message. If not, you might want to
458 trace the source of that misbehaviour B<before> sending in the bug,
459 which will help all the other porters in finding the solution.
460
461 Here the saved patches come in very handy. You can check the list of
462 patches to see which patch changed what file and what change caused
463 the misbehaviour. If you note that in the bug report, it saves the
464 one trying to solve it, looking for that point.
465
466 =back
467
468 If searching the patches is too bothersome, you might consider using
469 perl's bugtron to find more information about discussions and
470 ramblings on posted bugs.
471
472 If you want to get the best of both worlds, rsync both the source
473 tree for convenience, reliability and ease and rsync the patches
474 for reference.
475
476 =back
477
478
479 =head2 Perlbug remote interface
480
481 =over 4
482
483 There are three (3) remote administrative interfaces for modifying bug status, category, etc.  In all cases an admin must be first registered with the Perlbug database by sending an email request to richard@perl.org or bugmongers@perl.org.  
484
485 The main requirement is the willingness to classify, (with the emphasis on closing where possible :), outstanding bugs.  Further explanation can be garnered from the web at http://bugs.perl.org/, or by asking on the admin mailing list at: bugmongers@perl.org
486
487 For more info on the web see
488
489         http://bugs.perl.org/perlbug.cgi?req=spec
490
491
492 B<The interfaces:>
493
494
495 =item 1 http://bugs.perl.org
496
497 Login via the web, (remove B<admin/> if only browsing), where interested Cc's, tests, patches and change-ids, etc. may be assigned.
498
499         http://bugs.perl.org/admin/index.html
500
501
502 =item 2 bugdb@perl.org
503
504 Where the subject line is used for commands:
505
506         To: bugdb@perl.org
507         Subject: -a close bugid1 bugid2 aix install
508
509         To: bugdb@perl.org
510         Subject: -h
511
512
513 =item 3 commands_and_bugdids@bugs.perl.org
514
515 Where the address itself is the source for the commands:
516
517         To: close_bugid1_bugid2_aix@bugs.perl.org
518
519         To: help@bugs.perl.org
520
521
522 =item notes, patches, tests
523
524 For patches and tests, the message body is assigned to the appropriate bug/s and forwarded to p5p for their attention.  
525
526         To: test_<bugid1>_aix_close@bugs.perl.org
527         Subject: this is a test for the (now closed) aix bug
528
529         Test is the body of the mail
530
531 =back
532
533 =head2 Submitting patches
534
535 Always submit patches to I<perl5-porters@perl.org>.  If you're
536 patching a core module and there's an author listed, send the author a
537 copy (see L<Patching a core module>).  This lets other porters review
538 your patch, which catches a surprising number of errors in patches.
539 Either use the diff program (available in source code form from
540 I<ftp://ftp.gnu.org/pub/gnu/>), or use Johan Vromans' I<makepatch>
541 (available from I<CPAN/authors/id/JV/>).  Unified diffs are preferred,
542 but context diffs are accepted.  Do not send RCS-style diffs or diffs
543 without context lines.  More information is given in the
544 I<Porting/patching.pod> file in the Perl source distribution.  Please
545 patch against the latest B<development> version (e.g., if you're
546 fixing a bug in the 5.005 track, patch against the latest 5.005_5x
547 version).  Only patches that survive the heat of the development
548 branch get applied to maintenance versions.
549
550 Your patch should update the documentation and test suite.  See
551 L<Writing a test>.
552
553 To report a bug in Perl, use the program I<perlbug> which comes with
554 Perl (if you can't get Perl to work, send mail to the address
555 I<perlbug@perl.org> or I<perlbug@perl.com>).  Reporting bugs through
556 I<perlbug> feeds into the automated bug-tracking system, access to
557 which is provided through the web at I<http://bugs.perl.org/>.  It
558 often pays to check the archives of the perl5-porters mailing list to
559 see whether the bug you're reporting has been reported before, and if
560 so whether it was considered a bug.  See above for the location of
561 the searchable archives.
562
563 The CPAN testers (I<http://testers.cpan.org/>) are a group of
564 volunteers who test CPAN modules on a variety of platforms.  Perl Labs
565 (I<http://labs.perl.org/>) automatically tests Perl source releases on
566 platforms and gives feedback to the CPAN testers mailing list.  Both
567 efforts welcome volunteers.
568
569 It's a good idea to read and lurk for a while before chipping in.
570 That way you'll get to see the dynamic of the conversations, learn the
571 personalities of the players, and hopefully be better prepared to make
572 a useful contribution when do you speak up.
573
574 If after all this you still think you want to join the perl5-porters
575 mailing list, send mail to I<perl5-porters-subscribe@perl.org>.  To
576 unsubscribe, send mail to I<perl5-porters-unsubscribe@perl.org>.
577
578 To hack on the Perl guts, you'll need to read the following things:
579
580 =over 3
581
582 =item L<perlguts>
583
584 This is of paramount importance, since it's the documentation of what
585 goes where in the Perl source. Read it over a couple of times and it
586 might start to make sense - don't worry if it doesn't yet, because the
587 best way to study it is to read it in conjunction with poking at Perl
588 source, and we'll do that later on.
589
590 You might also want to look at Gisle Aas's illustrated perlguts -
591 there's no guarantee that this will be absolutely up-to-date with the
592 latest documentation in the Perl core, but the fundamentals will be
593 right. (http://gisle.aas.no/perl/illguts/)
594
595 =item L<perlxstut> and L<perlxs>
596
597 A working knowledge of XSUB programming is incredibly useful for core
598 hacking; XSUBs use techniques drawn from the PP code, the portion of the
599 guts that actually executes a Perl program. It's a lot gentler to learn
600 those techniques from simple examples and explanation than from the core
601 itself.
602
603 =item L<perlapi>
604
605 The documentation for the Perl API explains what some of the internal
606 functions do, as well as the many macros used in the source.
607
608 =item F<Porting/pumpkin.pod>
609
610 This is a collection of words of wisdom for a Perl porter; some of it is
611 only useful to the pumpkin holder, but most of it applies to anyone
612 wanting to go about Perl development.
613
614 =item The perl5-porters FAQ
615
616 This is posted to perl5-porters at the beginning on every month, and
617 should be available from http://perlhacker.org/p5p-faq; alternatively,
618 you can get the FAQ emailed to you by sending mail to
619 C<perl5-porters-faq@perl.org>. It contains hints on reading
620 perl5-porters, information on how perl5-porters works and how Perl
621 development in general works.
622
623 =back
624
625 =head2 Finding Your Way Around
626
627 Perl maintenance can be split into a number of areas, and certain people
628 (pumpkins) will have responsibility for each area. These areas sometimes
629 correspond to files or directories in the source kit. Among the areas are:
630
631 =over 3
632
633 =item Core modules
634
635 Modules shipped as part of the Perl core live in the F<lib/> and F<ext/>
636 subdirectories: F<lib/> is for the pure-Perl modules, and F<ext/>
637 contains the core XS modules.
638
639 =item Tests
640
641 There are tests for nearly all the modules, built-ins and major bits
642 of functionality.  Test files all have a .t suffix.  Module tests live
643 in the F<lib/> and F<ext/> directories next to the module being
644 tested.  Others live in F<t/>.  See L<Writing a test>
645
646 =item Documentation
647
648 Documentation maintenance includes looking after everything in the
649 F<pod/> directory, (as well as contributing new documentation) and
650 the documentation to the modules in core.
651
652 =item Configure
653
654 The configure process is the way we make Perl portable across the
655 myriad of operating systems it supports. Responsibility for the
656 configure, build and installation process, as well as the overall
657 portability of the core code rests with the configure pumpkin - others
658 help out with individual operating systems.
659
660 The files involved are the operating system directories, (F<win32/>,
661 F<os2/>, F<vms/> and so on) the shell scripts which generate F<config.h>
662 and F<Makefile>, as well as the metaconfig files which generate
663 F<Configure>. (metaconfig isn't included in the core distribution.)
664
665 =item Interpreter
666
667 And of course, there's the core of the Perl interpreter itself. Let's
668 have a look at that in a little more detail.
669
670 =back
671
672 Before we leave looking at the layout, though, don't forget that
673 F<MANIFEST> contains not only the file names in the Perl distribution,
674 but short descriptions of what's in them, too. For an overview of the
675 important files, try this:
676
677     perl -lne 'print if /^[^\/]+\.[ch]\s+/' MANIFEST
678
679 =head2 Elements of the interpreter
680
681 The work of the interpreter has two main stages: compiling the code
682 into the internal representation, or bytecode, and then executing it.
683 L<perlguts/Compiled code> explains exactly how the compilation stage
684 happens.
685
686 Here is a short breakdown of perl's operation:
687
688 =over 3
689
690 =item Startup
691
692 The action begins in F<perlmain.c>. (or F<miniperlmain.c> for miniperl)
693 This is very high-level code, enough to fit on a single screen, and it
694 resembles the code found in L<perlembed>; most of the real action takes
695 place in F<perl.c>
696
697 First, F<perlmain.c> allocates some memory and constructs a Perl
698 interpreter:
699
700     1 PERL_SYS_INIT3(&argc,&argv,&env);
701     2
702     3 if (!PL_do_undump) {
703     4     my_perl = perl_alloc();
704     5     if (!my_perl)
705     6         exit(1);
706     7     perl_construct(my_perl);
707     8     PL_perl_destruct_level = 0;
708     9 }
709
710 Line 1 is a macro, and its definition is dependent on your operating
711 system. Line 3 references C<PL_do_undump>, a global variable - all
712 global variables in Perl start with C<PL_>. This tells you whether the
713 current running program was created with the C<-u> flag to perl and then
714 F<undump>, which means it's going to be false in any sane context.
715
716 Line 4 calls a function in F<perl.c> to allocate memory for a Perl
717 interpreter. It's quite a simple function, and the guts of it looks like
718 this:
719
720     my_perl = (PerlInterpreter*)PerlMem_malloc(sizeof(PerlInterpreter));
721
722 Here you see an example of Perl's system abstraction, which we'll see
723 later: C<PerlMem_malloc> is either your system's C<malloc>, or Perl's
724 own C<malloc> as defined in F<malloc.c> if you selected that option at
725 configure time.
726
727 Next, in line 7, we construct the interpreter; this sets up all the
728 special variables that Perl needs, the stacks, and so on.
729
730 Now we pass Perl the command line options, and tell it to go:
731
732     exitstatus = perl_parse(my_perl, xs_init, argc, argv, (char **)NULL);
733     if (!exitstatus) {
734         exitstatus = perl_run(my_perl);
735     }
736
737
738 C<perl_parse> is actually a wrapper around C<S_parse_body>, as defined
739 in F<perl.c>, which processes the command line options, sets up any
740 statically linked XS modules, opens the program and calls C<yyparse> to
741 parse it.
742
743 =item Parsing
744
745 The aim of this stage is to take the Perl source, and turn it into an op
746 tree. We'll see what one of those looks like later. Strictly speaking,
747 there's three things going on here.
748
749 C<yyparse>, the parser, lives in F<perly.c>, although you're better off
750 reading the original YACC input in F<perly.y>. (Yes, Virginia, there
751 B<is> a YACC grammar for Perl!) The job of the parser is to take your
752 code and `understand' it, splitting it into sentences, deciding which
753 operands go with which operators and so on.
754
755 The parser is nobly assisted by the lexer, which chunks up your input
756 into tokens, and decides what type of thing each token is: a variable
757 name, an operator, a bareword, a subroutine, a core function, and so on.
758 The main point of entry to the lexer is C<yylex>, and that and its
759 associated routines can be found in F<toke.c>. Perl isn't much like
760 other computer languages; it's highly context sensitive at times, it can
761 be tricky to work out what sort of token something is, or where a token
762 ends. As such, there's a lot of interplay between the tokeniser and the
763 parser, which can get pretty frightening if you're not used to it.
764
765 As the parser understands a Perl program, it builds up a tree of
766 operations for the interpreter to perform during execution. The routines
767 which construct and link together the various operations are to be found
768 in F<op.c>, and will be examined later.
769
770 =item Optimization
771
772 Now the parsing stage is complete, and the finished tree represents
773 the operations that the Perl interpreter needs to perform to execute our
774 program. Next, Perl does a dry run over the tree looking for
775 optimisations: constant expressions such as C<3 + 4> will be computed
776 now, and the optimizer will also see if any multiple operations can be
777 replaced with a single one. For instance, to fetch the variable C<$foo>,
778 instead of grabbing the glob C<*foo> and looking at the scalar
779 component, the optimizer fiddles the op tree to use a function which
780 directly looks up the scalar in question. The main optimizer is C<peep>
781 in F<op.c>, and many ops have their own optimizing functions.
782
783 =item Running
784
785 Now we're finally ready to go: we have compiled Perl byte code, and all
786 that's left to do is run it. The actual execution is done by the
787 C<runops_standard> function in F<run.c>; more specifically, it's done by
788 these three innocent looking lines:
789
790     while ((PL_op = CALL_FPTR(PL_op->op_ppaddr)(aTHX))) {
791         PERL_ASYNC_CHECK();
792     }
793
794 You may be more comfortable with the Perl version of that:
795
796     PERL_ASYNC_CHECK() while $Perl::op = &{$Perl::op->{function}};
797
798 Well, maybe not. Anyway, each op contains a function pointer, which
799 stipulates the function which will actually carry out the operation.
800 This function will return the next op in the sequence - this allows for
801 things like C<if> which choose the next op dynamically at run time.
802 The C<PERL_ASYNC_CHECK> makes sure that things like signals interrupt
803 execution if required.
804
805 The actual functions called are known as PP code, and they're spread
806 between four files: F<pp_hot.c> contains the `hot' code, which is most
807 often used and highly optimized, F<pp_sys.c> contains all the
808 system-specific functions, F<pp_ctl.c> contains the functions which
809 implement control structures (C<if>, C<while> and the like) and F<pp.c>
810 contains everything else. These are, if you like, the C code for Perl's
811 built-in functions and operators.
812
813 =back
814
815 =head2 Internal Variable Types
816
817 You should by now have had a look at L<perlguts>, which tells you about
818 Perl's internal variable types: SVs, HVs, AVs and the rest. If not, do
819 that now.
820
821 These variables are used not only to represent Perl-space variables, but
822 also any constants in the code, as well as some structures completely
823 internal to Perl. The symbol table, for instance, is an ordinary Perl
824 hash. Your code is represented by an SV as it's read into the parser;
825 any program files you call are opened via ordinary Perl filehandles, and
826 so on.
827
828 The core L<Devel::Peek|Devel::Peek> module lets us examine SVs from a
829 Perl program. Let's see, for instance, how Perl treats the constant
830 C<"hello">.
831
832       % perl -MDevel::Peek -e 'Dump("hello")'
833     1 SV = PV(0xa041450) at 0xa04ecbc
834     2   REFCNT = 1
835     3   FLAGS = (POK,READONLY,pPOK)
836     4   PV = 0xa0484e0 "hello"\0
837     5   CUR = 5
838     6   LEN = 6
839
840 Reading C<Devel::Peek> output takes a bit of practise, so let's go
841 through it line by line.
842
843 Line 1 tells us we're looking at an SV which lives at C<0xa04ecbc> in
844 memory. SVs themselves are very simple structures, but they contain a
845 pointer to a more complex structure. In this case, it's a PV, a
846 structure which holds a string value, at location C<0xa041450>.  Line 2
847 is the reference count; there are no other references to this data, so
848 it's 1.
849
850 Line 3 are the flags for this SV - it's OK to use it as a PV, it's a
851 read-only SV (because it's a constant) and the data is a PV internally.
852 Next we've got the contents of the string, starting at location
853 C<0xa0484e0>.
854
855 Line 5 gives us the current length of the string - note that this does
856 B<not> include the null terminator. Line 6 is not the length of the
857 string, but the length of the currently allocated buffer; as the string
858 grows, Perl automatically extends the available storage via a routine
859 called C<SvGROW>.
860
861 You can get at any of these quantities from C very easily; just add
862 C<Sv> to the name of the field shown in the snippet, and you've got a
863 macro which will return the value: C<SvCUR(sv)> returns the current
864 length of the string, C<SvREFCOUNT(sv)> returns the reference count,
865 C<SvPV(sv, len)> returns the string itself with its length, and so on.
866 More macros to manipulate these properties can be found in L<perlguts>.
867
868 Let's take an example of manipulating a PV, from C<sv_catpvn>, in F<sv.c>
869
870      1  void
871      2  Perl_sv_catpvn(pTHX_ register SV *sv, register const char *ptr, register STRLEN len)
872      3  {
873      4      STRLEN tlen;
874      5      char *junk;
875
876      6      junk = SvPV_force(sv, tlen);
877      7      SvGROW(sv, tlen + len + 1);
878      8      if (ptr == junk)
879      9          ptr = SvPVX(sv);
880     10      Move(ptr,SvPVX(sv)+tlen,len,char);
881     11      SvCUR(sv) += len;
882     12      *SvEND(sv) = '\0';
883     13      (void)SvPOK_only_UTF8(sv);          /* validate pointer */
884     14      SvTAINT(sv);
885     15  }
886
887 This is a function which adds a string, C<ptr>, of length C<len> onto
888 the end of the PV stored in C<sv>. The first thing we do in line 6 is
889 make sure that the SV B<has> a valid PV, by calling the C<SvPV_force>
890 macro to force a PV. As a side effect, C<tlen> gets set to the current
891 value of the PV, and the PV itself is returned to C<junk>.
892
893 In line 7, we make sure that the SV will have enough room to accommodate
894 the old string, the new string and the null terminator. If C<LEN> isn't
895 big enough, C<SvGROW> will reallocate space for us.
896
897 Now, if C<junk> is the same as the string we're trying to add, we can
898 grab the string directly from the SV; C<SvPVX> is the address of the PV
899 in the SV.
900
901 Line 10 does the actual catenation: the C<Move> macro moves a chunk of
902 memory around: we move the string C<ptr> to the end of the PV - that's
903 the start of the PV plus its current length. We're moving C<len> bytes
904 of type C<char>. After doing so, we need to tell Perl we've extended the
905 string, by altering C<CUR> to reflect the new length. C<SvEND> is a
906 macro which gives us the end of the string, so that needs to be a
907 C<"\0">.
908
909 Line 13 manipulates the flags; since we've changed the PV, any IV or NV
910 values will no longer be valid: if we have C<$a=10; $a.="6";> we don't
911 want to use the old IV of 10. C<SvPOK_only_utf8> is a special UTF8-aware
912 version of C<SvPOK_only>, a macro which turns off the IOK and NOK flags
913 and turns on POK. The final C<SvTAINT> is a macro which launders tainted
914 data if taint mode is turned on.
915
916 AVs and HVs are more complicated, but SVs are by far the most common
917 variable type being thrown around. Having seen something of how we
918 manipulate these, let's go on and look at how the op tree is
919 constructed.
920
921 =head2 Op Trees
922
923 First, what is the op tree, anyway? The op tree is the parsed
924 representation of your program, as we saw in our section on parsing, and
925 it's the sequence of operations that Perl goes through to execute your
926 program, as we saw in L</Running>.
927
928 An op is a fundamental operation that Perl can perform: all the built-in
929 functions and operators are ops, and there are a series of ops which
930 deal with concepts the interpreter needs internally - entering and
931 leaving a block, ending a statement, fetching a variable, and so on.
932
933 The op tree is connected in two ways: you can imagine that there are two
934 "routes" through it, two orders in which you can traverse the tree.
935 First, parse order reflects how the parser understood the code, and
936 secondly, execution order tells perl what order to perform the
937 operations in.
938
939 The easiest way to examine the op tree is to stop Perl after it has
940 finished parsing, and get it to dump out the tree. This is exactly what
941 the compiler backends L<B::Terse|B::Terse> and L<B::Debug|B::Debug> do.
942
943 Let's have a look at how Perl sees C<$a = $b + $c>:
944
945      % perl -MO=Terse -e '$a=$b+$c'
946      1  LISTOP (0x8179888) leave
947      2      OP (0x81798b0) enter
948      3      COP (0x8179850) nextstate
949      4      BINOP (0x8179828) sassign
950      5          BINOP (0x8179800) add [1]
951      6              UNOP (0x81796e0) null [15]
952      7                  SVOP (0x80fafe0) gvsv  GV (0x80fa4cc) *b
953      8              UNOP (0x81797e0) null [15]
954      9                  SVOP (0x8179700) gvsv  GV (0x80efeb0) *c
955     10          UNOP (0x816b4f0) null [15]
956     11              SVOP (0x816dcf0) gvsv  GV (0x80fa460) *a
957
958 Let's start in the middle, at line 4. This is a BINOP, a binary
959 operator, which is at location C<0x8179828>. The specific operator in
960 question is C<sassign> - scalar assignment - and you can find the code
961 which implements it in the function C<pp_sassign> in F<pp_hot.c>. As a
962 binary operator, it has two children: the add operator, providing the
963 result of C<$b+$c>, is uppermost on line 5, and the left hand side is on
964 line 10.
965
966 Line 10 is the null op: this does exactly nothing. What is that doing
967 there? If you see the null op, it's a sign that something has been
968 optimized away after parsing. As we mentioned in L</Optimization>,
969 the optimization stage sometimes converts two operations into one, for
970 example when fetching a scalar variable. When this happens, instead of
971 rewriting the op tree and cleaning up the dangling pointers, it's easier
972 just to replace the redundant operation with the null op. Originally,
973 the tree would have looked like this:
974
975     10          SVOP (0x816b4f0) rv2sv [15]
976     11              SVOP (0x816dcf0) gv  GV (0x80fa460) *a
977
978 That is, fetch the C<a> entry from the main symbol table, and then look
979 at the scalar component of it: C<gvsv> (C<pp_gvsv> into F<pp_hot.c>)
980 happens to do both these things.
981
982 The right hand side, starting at line 5 is similar to what we've just
983 seen: we have the C<add> op (C<pp_add> also in F<pp_hot.c>) add together
984 two C<gvsv>s.
985
986 Now, what's this about?
987
988      1  LISTOP (0x8179888) leave
989      2      OP (0x81798b0) enter
990      3      COP (0x8179850) nextstate
991
992 C<enter> and C<leave> are scoping ops, and their job is to perform any
993 housekeeping every time you enter and leave a block: lexical variables
994 are tidied up, unreferenced variables are destroyed, and so on. Every
995 program will have those first three lines: C<leave> is a list, and its
996 children are all the statements in the block. Statements are delimited
997 by C<nextstate>, so a block is a collection of C<nextstate> ops, with
998 the ops to be performed for each statement being the children of
999 C<nextstate>. C<enter> is a single op which functions as a marker.
1000
1001 That's how Perl parsed the program, from top to bottom:
1002
1003                         Program
1004                            |
1005                        Statement
1006                            |
1007                            =
1008                           / \
1009                          /   \
1010                         $a   +
1011                             / \
1012                           $b   $c
1013
1014 However, it's impossible to B<perform> the operations in this order:
1015 you have to find the values of C<$b> and C<$c> before you add them
1016 together, for instance. So, the other thread that runs through the op
1017 tree is the execution order: each op has a field C<op_next> which points
1018 to the next op to be run, so following these pointers tells us how perl
1019 executes the code. We can traverse the tree in this order using
1020 the C<exec> option to C<B::Terse>:
1021
1022      % perl -MO=Terse,exec -e '$a=$b+$c'
1023      1  OP (0x8179928) enter
1024      2  COP (0x81798c8) nextstate
1025      3  SVOP (0x81796c8) gvsv  GV (0x80fa4d4) *b
1026      4  SVOP (0x8179798) gvsv  GV (0x80efeb0) *c
1027      5  BINOP (0x8179878) add [1]
1028      6  SVOP (0x816dd38) gvsv  GV (0x80fa468) *a
1029      7  BINOP (0x81798a0) sassign
1030      8  LISTOP (0x8179900) leave
1031
1032 This probably makes more sense for a human: enter a block, start a
1033 statement. Get the values of C<$b> and C<$c>, and add them together.
1034 Find C<$a>, and assign one to the other. Then leave.
1035
1036 The way Perl builds up these op trees in the parsing process can be
1037 unravelled by examining F<perly.y>, the YACC grammar. Let's take the
1038 piece we need to construct the tree for C<$a = $b + $c>
1039
1040     1 term    :   term ASSIGNOP term
1041     2                { $$ = newASSIGNOP(OPf_STACKED, $1, $2, $3); }
1042     3         |   term ADDOP term
1043     4                { $$ = newBINOP($2, 0, scalar($1), scalar($3)); }
1044
1045 If you're not used to reading BNF grammars, this is how it works: You're
1046 fed certain things by the tokeniser, which generally end up in upper
1047 case. Here, C<ADDOP>, is provided when the tokeniser sees C<+> in your
1048 code. C<ASSIGNOP> is provided when C<=> is used for assigning. These are
1049 `terminal symbols', because you can't get any simpler than them.
1050
1051 The grammar, lines one and three of the snippet above, tells you how to
1052 build up more complex forms. These complex forms, `non-terminal symbols'
1053 are generally placed in lower case. C<term> here is a non-terminal
1054 symbol, representing a single expression.
1055
1056 The grammar gives you the following rule: you can make the thing on the
1057 left of the colon if you see all the things on the right in sequence.
1058 This is called a "reduction", and the aim of parsing is to completely
1059 reduce the input. There are several different ways you can perform a
1060 reduction, separated by vertical bars: so, C<term> followed by C<=>
1061 followed by C<term> makes a C<term>, and C<term> followed by C<+>
1062 followed by C<term> can also make a C<term>.
1063
1064 So, if you see two terms with an C<=> or C<+>, between them, you can
1065 turn them into a single expression. When you do this, you execute the
1066 code in the block on the next line: if you see C<=>, you'll do the code
1067 in line 2. If you see C<+>, you'll do the code in line 4. It's this code
1068 which contributes to the op tree.
1069
1070             |   term ADDOP term
1071             { $$ = newBINOP($2, 0, scalar($1), scalar($3)); }
1072
1073 What this does is creates a new binary op, and feeds it a number of
1074 variables. The variables refer to the tokens: C<$1> is the first token in
1075 the input, C<$2> the second, and so on - think regular expression
1076 backreferences. C<$$> is the op returned from this reduction. So, we
1077 call C<newBINOP> to create a new binary operator. The first parameter to
1078 C<newBINOP>, a function in F<op.c>, is the op type. It's an addition
1079 operator, so we want the type to be C<ADDOP>. We could specify this
1080 directly, but it's right there as the second token in the input, so we
1081 use C<$2>. The second parameter is the op's flags: 0 means `nothing
1082 special'. Then the things to add: the left and right hand side of our
1083 expression, in scalar context.
1084
1085 =head2 Stacks
1086
1087 When perl executes something like C<addop>, how does it pass on its
1088 results to the next op? The answer is, through the use of stacks. Perl
1089 has a number of stacks to store things it's currently working on, and
1090 we'll look at the three most important ones here.
1091
1092 =over 3
1093
1094 =item Argument stack
1095
1096 Arguments are passed to PP code and returned from PP code using the
1097 argument stack, C<ST>. The typical way to handle arguments is to pop
1098 them off the stack, deal with them how you wish, and then push the result
1099 back onto the stack. This is how, for instance, the cosine operator
1100 works:
1101
1102       NV value;
1103       value = POPn;
1104       value = Perl_cos(value);
1105       XPUSHn(value);
1106
1107 We'll see a more tricky example of this when we consider Perl's macros
1108 below. C<POPn> gives you the NV (floating point value) of the top SV on
1109 the stack: the C<$x> in C<cos($x)>. Then we compute the cosine, and push
1110 the result back as an NV. The C<X> in C<XPUSHn> means that the stack
1111 should be extended if necessary - it can't be necessary here, because we
1112 know there's room for one more item on the stack, since we've just
1113 removed one! The C<XPUSH*> macros at least guarantee safety.
1114
1115 Alternatively, you can fiddle with the stack directly: C<SP> gives you
1116 the first element in your portion of the stack, and C<TOP*> gives you
1117 the top SV/IV/NV/etc. on the stack. So, for instance, to do unary
1118 negation of an integer:
1119
1120      SETi(-TOPi);
1121
1122 Just set the integer value of the top stack entry to its negation.
1123
1124 Argument stack manipulation in the core is exactly the same as it is in
1125 XSUBs - see L<perlxstut>, L<perlxs> and L<perlguts> for a longer
1126 description of the macros used in stack manipulation.
1127
1128 =item Mark stack
1129
1130 I say `your portion of the stack' above because PP code doesn't
1131 necessarily get the whole stack to itself: if your function calls
1132 another function, you'll only want to expose the arguments aimed for the
1133 called function, and not (necessarily) let it get at your own data. The
1134 way we do this is to have a `virtual' bottom-of-stack, exposed to each
1135 function. The mark stack keeps bookmarks to locations in the argument
1136 stack usable by each function. For instance, when dealing with a tied
1137 variable, (internally, something with `P' magic) Perl has to call
1138 methods for accesses to the tied variables. However, we need to separate
1139 the arguments exposed to the method to the argument exposed to the
1140 original function - the store or fetch or whatever it may be. Here's how
1141 the tied C<push> is implemented; see C<av_push> in F<av.c>:
1142
1143      1  PUSHMARK(SP);
1144      2  EXTEND(SP,2);
1145      3  PUSHs(SvTIED_obj((SV*)av, mg));
1146      4  PUSHs(val);
1147      5  PUTBACK;
1148      6  ENTER;
1149      7  call_method("PUSH", G_SCALAR|G_DISCARD);
1150      8  LEAVE;
1151      9  POPSTACK;
1152
1153 The lines which concern the mark stack are the first, fifth and last
1154 lines: they save away, restore and remove the current position of the
1155 argument stack. 
1156
1157 Let's examine the whole implementation, for practice:
1158
1159      1  PUSHMARK(SP);
1160
1161 Push the current state of the stack pointer onto the mark stack. This is
1162 so that when we've finished adding items to the argument stack, Perl
1163 knows how many things we've added recently.
1164
1165      2  EXTEND(SP,2);
1166      3  PUSHs(SvTIED_obj((SV*)av, mg));
1167      4  PUSHs(val);
1168
1169 We're going to add two more items onto the argument stack: when you have
1170 a tied array, the C<PUSH> subroutine receives the object and the value
1171 to be pushed, and that's exactly what we have here - the tied object,
1172 retrieved with C<SvTIED_obj>, and the value, the SV C<val>.
1173
1174      5  PUTBACK;
1175
1176 Next we tell Perl to make the change to the global stack pointer: C<dSP>
1177 only gave us a local copy, not a reference to the global.
1178
1179      6  ENTER;
1180      7  call_method("PUSH", G_SCALAR|G_DISCARD);
1181      8  LEAVE;
1182
1183 C<ENTER> and C<LEAVE> localise a block of code - they make sure that all
1184 variables are tidied up, everything that has been localised gets
1185 its previous value returned, and so on. Think of them as the C<{> and
1186 C<}> of a Perl block.
1187
1188 To actually do the magic method call, we have to call a subroutine in
1189 Perl space: C<call_method> takes care of that, and it's described in
1190 L<perlcall>. We call the C<PUSH> method in scalar context, and we're
1191 going to discard its return value.
1192
1193      9  POPSTACK;
1194
1195 Finally, we remove the value we placed on the mark stack, since we
1196 don't need it any more.
1197
1198 =item Save stack
1199
1200 C doesn't have a concept of local scope, so perl provides one. We've
1201 seen that C<ENTER> and C<LEAVE> are used as scoping braces; the save
1202 stack implements the C equivalent of, for example:
1203
1204     {
1205         local $foo = 42;
1206         ...
1207     }
1208
1209 See L<perlguts/Localising Changes> for how to use the save stack.
1210
1211 =back
1212
1213 =head2 Millions of Macros
1214
1215 One thing you'll notice about the Perl source is that it's full of
1216 macros. Some have called the pervasive use of macros the hardest thing
1217 to understand, others find it adds to clarity. Let's take an example,
1218 the code which implements the addition operator:
1219
1220    1  PP(pp_add)
1221    2  {
1222    3      dSP; dATARGET; tryAMAGICbin(add,opASSIGN);
1223    4      {
1224    5        dPOPTOPnnrl_ul;
1225    6        SETn( left + right );
1226    7        RETURN;
1227    8      }
1228    9  }
1229
1230 Every line here (apart from the braces, of course) contains a macro. The
1231 first line sets up the function declaration as Perl expects for PP code;
1232 line 3 sets up variable declarations for the argument stack and the
1233 target, the return value of the operation. Finally, it tries to see if
1234 the addition operation is overloaded; if so, the appropriate subroutine
1235 is called.
1236
1237 Line 5 is another variable declaration - all variable declarations start
1238 with C<d> - which pops from the top of the argument stack two NVs (hence
1239 C<nn>) and puts them into the variables C<right> and C<left>, hence the
1240 C<rl>. These are the two operands to the addition operator. Next, we
1241 call C<SETn> to set the NV of the return value to the result of adding
1242 the two values. This done, we return - the C<RETURN> macro makes sure
1243 that our return value is properly handled, and we pass the next operator
1244 to run back to the main run loop.
1245
1246 Most of these macros are explained in L<perlapi>, and some of the more
1247 important ones are explained in L<perlxs> as well. Pay special attention
1248 to L<perlguts/Background and PERL_IMPLICIT_CONTEXT> for information on
1249 the C<[pad]THX_?> macros.
1250
1251
1252 =head2 Poking at Perl
1253
1254 To really poke around with Perl, you'll probably want to build Perl for
1255 debugging, like this:
1256
1257     ./Configure -d -D optimize=-g
1258     make
1259
1260 C<-g> is a flag to the C compiler to have it produce debugging
1261 information which will allow us to step through a running program.
1262 F<Configure> will also turn on the C<DEBUGGING> compilation symbol which
1263 enables all the internal debugging code in Perl. There are a whole bunch
1264 of things you can debug with this: L<perlrun> lists them all, and the
1265 best way to find out about them is to play about with them. The most
1266 useful options are probably
1267
1268     l  Context (loop) stack processing
1269     t  Trace execution
1270     o  Method and overloading resolution
1271     c  String/numeric conversions
1272
1273 Some of the functionality of the debugging code can be achieved using XS
1274 modules.
1275
1276     -Dr => use re 'debug'
1277     -Dx => use O 'Debug'
1278
1279 =head2 Using a source-level debugger
1280
1281 If the debugging output of C<-D> doesn't help you, it's time to step
1282 through perl's execution with a source-level debugger.
1283
1284 =over 3
1285
1286 =item *
1287
1288 We'll use C<gdb> for our examples here; the principles will apply to any
1289 debugger, but check the manual of the one you're using.
1290
1291 =back
1292
1293 To fire up the debugger, type
1294
1295     gdb ./perl
1296
1297 You'll want to do that in your Perl source tree so the debugger can read
1298 the source code. You should see the copyright message, followed by the
1299 prompt.
1300
1301     (gdb)
1302
1303 C<help> will get you into the documentation, but here are the most
1304 useful commands:
1305
1306 =over 3
1307
1308 =item run [args]
1309
1310 Run the program with the given arguments.
1311
1312 =item break function_name
1313
1314 =item break source.c:xxx
1315
1316 Tells the debugger that we'll want to pause execution when we reach
1317 either the named function (but see L<perlguts/Internal Functions>!) or the given
1318 line in the named source file.
1319
1320 =item step
1321
1322 Steps through the program a line at a time.
1323
1324 =item next
1325
1326 Steps through the program a line at a time, without descending into
1327 functions.
1328
1329 =item continue
1330
1331 Run until the next breakpoint.
1332
1333 =item finish
1334
1335 Run until the end of the current function, then stop again.
1336
1337 =item 'enter'
1338
1339 Just pressing Enter will do the most recent operation again - it's a
1340 blessing when stepping through miles of source code.
1341
1342 =item print
1343
1344 Execute the given C code and print its results. B<WARNING>: Perl makes
1345 heavy use of macros, and F<gdb> is not aware of macros. You'll have to
1346 substitute them yourself. So, for instance, you can't say
1347
1348     print SvPV_nolen(sv)
1349
1350 but you have to say
1351
1352     print Perl_sv_2pv_nolen(sv)
1353
1354 You may find it helpful to have a "macro dictionary", which you can
1355 produce by saying C<cpp -dM perl.c | sort>. Even then, F<cpp> won't
1356 recursively apply the macros for you. 
1357
1358 =back
1359
1360 =head2 Dumping Perl Data Structures
1361
1362 One way to get around this macro hell is to use the dumping functions in
1363 F<dump.c>; these work a little like an internal
1364 L<Devel::Peek|Devel::Peek>, but they also cover OPs and other structures
1365 that you can't get at from Perl. Let's take an example. We'll use the
1366 C<$a = $b + $c> we used before, but give it a bit of context: 
1367 C<$b = "6XXXX"; $c = 2.3;>. Where's a good place to stop and poke around?
1368
1369 What about C<pp_add>, the function we examined earlier to implement the
1370 C<+> operator:
1371
1372     (gdb) break Perl_pp_add
1373     Breakpoint 1 at 0x46249f: file pp_hot.c, line 309.
1374
1375 Notice we use C<Perl_pp_add> and not C<pp_add> - see L<perlguts/Internal Functions>.
1376 With the breakpoint in place, we can run our program:
1377
1378     (gdb) run -e '$b = "6XXXX"; $c = 2.3; $a = $b + $c'
1379
1380 Lots of junk will go past as gdb reads in the relevant source files and
1381 libraries, and then:
1382
1383     Breakpoint 1, Perl_pp_add () at pp_hot.c:309
1384     309         dSP; dATARGET; tryAMAGICbin(add,opASSIGN);
1385     (gdb) step
1386     311           dPOPTOPnnrl_ul;
1387     (gdb)
1388
1389 We looked at this bit of code before, and we said that C<dPOPTOPnnrl_ul>
1390 arranges for two C<NV>s to be placed into C<left> and C<right> - let's
1391 slightly expand it:
1392
1393     #define dPOPTOPnnrl_ul  NV right = POPn; \
1394                             SV *leftsv = TOPs; \
1395                             NV left = USE_LEFT(leftsv) ? SvNV(leftsv) : 0.0
1396
1397 C<POPn> takes the SV from the top of the stack and obtains its NV either
1398 directly (if C<SvNOK> is set) or by calling the C<sv_2nv> function.
1399 C<TOPs> takes the next SV from the top of the stack - yes, C<POPn> uses
1400 C<TOPs> - but doesn't remove it. We then use C<SvNV> to get the NV from
1401 C<leftsv> in the same way as before - yes, C<POPn> uses C<SvNV>. 
1402
1403 Since we don't have an NV for C<$b>, we'll have to use C<sv_2nv> to
1404 convert it. If we step again, we'll find ourselves there:
1405
1406     Perl_sv_2nv (sv=0xa0675d0) at sv.c:1669
1407     1669        if (!sv)
1408     (gdb)
1409
1410 We can now use C<Perl_sv_dump> to investigate the SV:
1411
1412     SV = PV(0xa057cc0) at 0xa0675d0
1413     REFCNT = 1
1414     FLAGS = (POK,pPOK)
1415     PV = 0xa06a510 "6XXXX"\0
1416     CUR = 5
1417     LEN = 6
1418     $1 = void
1419
1420 We know we're going to get C<6> from this, so let's finish the
1421 subroutine:
1422
1423     (gdb) finish
1424     Run till exit from #0  Perl_sv_2nv (sv=0xa0675d0) at sv.c:1671
1425     0x462669 in Perl_pp_add () at pp_hot.c:311
1426     311           dPOPTOPnnrl_ul;
1427
1428 We can also dump out this op: the current op is always stored in
1429 C<PL_op>, and we can dump it with C<Perl_op_dump>. This'll give us
1430 similar output to L<B::Debug|B::Debug>.
1431
1432     {
1433     13  TYPE = add  ===> 14
1434         TARG = 1
1435         FLAGS = (SCALAR,KIDS)
1436         {
1437             TYPE = null  ===> (12)
1438               (was rv2sv)
1439             FLAGS = (SCALAR,KIDS)
1440             {
1441     11          TYPE = gvsv  ===> 12
1442                 FLAGS = (SCALAR)
1443                 GV = main::b
1444             }
1445         }
1446
1447 # finish this later #
1448
1449 =head2 Patching
1450
1451 All right, we've now had a look at how to navigate the Perl sources and
1452 some things you'll need to know when fiddling with them. Let's now get
1453 on and create a simple patch. Here's something Larry suggested: if a
1454 C<U> is the first active format during a C<pack>, (for example, 
1455 C<pack "U3C8", @stuff>) then the resulting string should be treated as
1456 UTF8 encoded.
1457
1458 How do we prepare to fix this up? First we locate the code in question -
1459 the C<pack> happens at runtime, so it's going to be in one of the F<pp>
1460 files. Sure enough, C<pp_pack> is in F<pp.c>. Since we're going to be
1461 altering this file, let's copy it to F<pp.c~>.
1462
1463 [Well, it was in F<pp.c> when this tutorial was written. It has now been
1464 split off with C<pp_unpack> to its own file, F<pp_pack.c>]
1465
1466 Now let's look over C<pp_pack>: we take a pattern into C<pat>, and then
1467 loop over the pattern, taking each format character in turn into
1468 C<datum_type>. Then for each possible format character, we swallow up
1469 the other arguments in the pattern (a field width, an asterisk, and so
1470 on) and convert the next chunk input into the specified format, adding
1471 it onto the output SV C<cat>.
1472
1473 How do we know if the C<U> is the first format in the C<pat>? Well, if
1474 we have a pointer to the start of C<pat> then, if we see a C<U> we can
1475 test whether we're still at the start of the string. So, here's where
1476 C<pat> is set up:
1477
1478     STRLEN fromlen;
1479     register char *pat = SvPVx(*++MARK, fromlen);
1480     register char *patend = pat + fromlen;
1481     register I32 len;
1482     I32 datumtype;
1483     SV *fromstr;
1484
1485 We'll have another string pointer in there:
1486
1487     STRLEN fromlen;
1488     register char *pat = SvPVx(*++MARK, fromlen);
1489     register char *patend = pat + fromlen;
1490  +  char *patcopy;
1491     register I32 len;
1492     I32 datumtype;
1493     SV *fromstr;
1494
1495 And just before we start the loop, we'll set C<patcopy> to be the start
1496 of C<pat>:
1497
1498     items = SP - MARK;
1499     MARK++;
1500     sv_setpvn(cat, "", 0);
1501  +  patcopy = pat;
1502     while (pat < patend) {
1503
1504 Now if we see a C<U> which was at the start of the string, we turn on
1505 the UTF8 flag for the output SV, C<cat>:
1506
1507  +  if (datumtype == 'U' && pat==patcopy+1)
1508  +      SvUTF8_on(cat);
1509     if (datumtype == '#') {
1510         while (pat < patend && *pat != '\n')
1511             pat++;
1512
1513 Remember that it has to be C<patcopy+1> because the first character of
1514 the string is the C<U> which has been swallowed into C<datumtype!>
1515
1516 Oops, we forgot one thing: what if there are spaces at the start of the
1517 pattern? C<pack("  U*", @stuff)> will have C<U> as the first active
1518 character, even though it's not the first thing in the pattern. In this
1519 case, we have to advance C<patcopy> along with C<pat> when we see spaces:
1520
1521     if (isSPACE(datumtype))
1522         continue;
1523
1524 needs to become
1525
1526     if (isSPACE(datumtype)) {
1527         patcopy++;
1528         continue;
1529     }
1530
1531 OK. That's the C part done. Now we must do two additional things before
1532 this patch is ready to go: we've changed the behaviour of Perl, and so
1533 we must document that change. We must also provide some more regression
1534 tests to make sure our patch works and doesn't create a bug somewhere
1535 else along the line.
1536
1537 The regression tests for each operator live in F<t/op/>, and so we
1538 make a copy of F<t/op/pack.t> to F<t/op/pack.t~>. Now we can add our
1539 tests to the end. First, we'll test that the C<U> does indeed create
1540 Unicode strings.  
1541
1542 t/op/pack.t has a sensible ok() function, but if it didn't we could
1543 use the one from t/test.pl.
1544
1545  require './test.pl';
1546  plan( tests => 159 );
1547
1548 so instead of this:
1549
1550  print 'not ' unless "1.20.300.4000" eq sprintf "%vd", pack("U*",1,20,300,4000);
1551  print "ok $test\n"; $test++;
1552
1553 we can write the more sensible (see L<Test::More> for a full
1554 explanation of is() and other testing functions).
1555
1556  is( "1.20.300.4000", sprintf "%vd", pack("U*",1,20,300,4000), 
1557                                        "U* produces unicode" );
1558
1559 Now we'll test that we got that space-at-the-beginning business right:
1560
1561  is( "1.20.300.4000", sprintf "%vd", pack("  U*",1,20,300,4000),
1562                                        "  with spaces at the beginning" );
1563
1564 And finally we'll test that we don't make Unicode strings if C<U> is B<not>
1565 the first active format:
1566
1567  isnt( v1.20.300.4000, sprintf "%vd", pack("C0U*",1,20,300,4000),
1568                                        "U* not first isn't unicode" );
1569
1570 Mustn't forget to change the number of tests which appears at the top,
1571 or else the automated tester will get confused.  This will either look
1572 like this:
1573
1574  print "1..156\n";
1575
1576 or this:
1577
1578  plan( tests => 156 );
1579
1580 We now compile up Perl, and run it through the test suite. Our new
1581 tests pass, hooray!
1582
1583 Finally, the documentation. The job is never done until the paperwork is
1584 over, so let's describe the change we've just made. The relevant place
1585 is F<pod/perlfunc.pod>; again, we make a copy, and then we'll insert
1586 this text in the description of C<pack>:
1587
1588  =item *
1589
1590  If the pattern begins with a C<U>, the resulting string will be treated
1591  as Unicode-encoded. You can force UTF8 encoding on in a string with an
1592  initial C<U0>, and the bytes that follow will be interpreted as Unicode
1593  characters. If you don't want this to happen, you can begin your pattern
1594  with C<C0> (or anything else) to force Perl not to UTF8 encode your
1595  string, and then follow this with a C<U*> somewhere in your pattern.
1596
1597 All done. Now let's create the patch. F<Porting/patching.pod> tells us
1598 that if we're making major changes, we should copy the entire directory
1599 to somewhere safe before we begin fiddling, and then do
1600
1601     diff -ruN old new > patch
1602
1603 However, we know which files we've changed, and we can simply do this:
1604
1605     diff -u pp.c~             pp.c             >  patch
1606     diff -u t/op/pack.t~      t/op/pack.t      >> patch
1607     diff -u pod/perlfunc.pod~ pod/perlfunc.pod >> patch
1608
1609 We end up with a patch looking a little like this:
1610
1611     --- pp.c~       Fri Jun 02 04:34:10 2000
1612     +++ pp.c        Fri Jun 16 11:37:25 2000
1613     @@ -4375,6 +4375,7 @@
1614          register I32 items;
1615          STRLEN fromlen;
1616          register char *pat = SvPVx(*++MARK, fromlen);
1617     +    char *patcopy;
1618          register char *patend = pat + fromlen;
1619          register I32 len;
1620          I32 datumtype;
1621     @@ -4405,6 +4406,7 @@
1622     ...
1623
1624 And finally, we submit it, with our rationale, to perl5-porters. Job
1625 done!
1626
1627 =head2 Patching a core module
1628
1629 This works just like patching anything else, with an extra
1630 consideration.  Many core modules also live on CPAN.  If this is so,
1631 patch the CPAN version instead of the core and send the patch off to
1632 the module maintainer (with a copy to p5p).  This will help the module
1633 maintainer keep the CPAN version in sync with the core version without
1634 constantly scanning p5p.
1635
1636 =head2 Adding a new function to the core
1637
1638 If, as part of a patch to fix a bug, or just because you have an
1639 especially good idea, you decide to add a new function to the core,
1640 discuss your ideas on p5p well before you start work.  It may be that
1641 someone else has already attempted to do what you are considering and
1642 can give lots of good advice or even provide you with bits of code
1643 that they already started (but never finished).
1644
1645 You have to follow all of the advice given above for patching.  It is
1646 extremely important to test any addition thoroughly and add new tests
1647 to explore all boundary conditions that your new function is expected
1648 to handle.  If your new function is used only by one module (e.g. toke),
1649 then it should probably be named S_your_function (for static); on the
1650 other hand, if you expect it to accessible from other functions in
1651 Perl, you should name it Perl_your_function.  See L<perlguts/Internal Functions>
1652 for more details.
1653
1654 The location of any new code is also an important consideration.  Don't
1655 just create a new top level .c file and put your code there; you would
1656 have to make changes to Configure (so the Makefile is created properly),
1657 as well as possibly lots of include files.  This is strictly pumpking
1658 business.
1659
1660 It is better to add your function to one of the existing top level
1661 source code files, but your choice is complicated by the nature of
1662 the Perl distribution.  Only the files that are marked as compiled
1663 static are located in the perl executable.  Everything else is located
1664 in the shared library (or DLL if you are running under WIN32).  So,
1665 for example, if a function was only used by functions located in
1666 toke.c, then your code can go in toke.c.  If, however, you want to call
1667 the function from universal.c, then you should put your code in another
1668 location, for example util.c.
1669
1670 In addition to writing your c-code, you will need to create an
1671 appropriate entry in embed.pl describing your function, then run
1672 'make regen_headers' to create the entries in the numerous header
1673 files that perl needs to compile correctly.  See L<perlguts/Internal Functions>
1674 for information on the various options that you can set in embed.pl.
1675 You will forget to do this a few (or many) times and you will get
1676 warnings during the compilation phase.  Make sure that you mention
1677 this when you post your patch to P5P; the pumpking needs to know this.
1678
1679 When you write your new code, please be conscious of existing code
1680 conventions used in the perl source files.  See <perlstyle> for
1681 details.  Although most of the guidelines discussed seem to focus on
1682 Perl code, rather than c, they all apply (except when they don't ;).
1683 See also I<Porting/patching.pod> file in the Perl source distribution
1684 for lots of details about both formatting and submitting patches of
1685 your changes.
1686
1687 Lastly, TEST TEST TEST TEST TEST any code before posting to p5p.
1688 Test on as many platforms as you can find.  Test as many perl
1689 Configure options as you can (e.g. MULTIPLICITY).  If you have
1690 profiling or memory tools, see L<EXTERNAL TOOLS FOR DEBUGGING PERL>
1691 below for how to use them to further test your code.  Remember that
1692 most of the people on P5P are doing this on their own time and
1693 don't have the time to debug your code.
1694
1695 =head2 Writing a test
1696
1697 Every module and built-in function has an associated test file (or
1698 should...).  If you add or change functionality, you have to write a
1699 test.  If you fix a bug, you have to write a test so that bug never
1700 comes back.  If you alter the docs, it would be nice to test what the
1701 new documentation says.
1702
1703 In short, if you submit a patch you probably also have to patch the
1704 tests.
1705
1706 For modules, the test file is right next to the module itself.
1707 F<lib/strict.t> tests F<lib/strict.pm>.  This is a recent innovation,
1708 so there are some snags (and it would be wonderful for you to brush
1709 them out), but it basically works that way.  Everything else lives in
1710 F<t/>.
1711
1712 =over 3
1713
1714 =item F<t/base/>
1715
1716 Testing of the absolute basic functionality of Perl.  Things like
1717 C<if>, basic file reads and writes, simple regexes, etc.  These are
1718 run first in the test suite and if any of them fail, something is
1719 I<really> broken.
1720
1721 =item F<t/cmd/>
1722
1723 These test the basic control structures, C<if/else>, C<while>,
1724 subroutines, etc.
1725
1726 =item F<t/comp/>
1727
1728 Tests basic issues of how Perl parses and compiles itself.
1729
1730 =item F<t/io/>
1731
1732 Tests for built-in IO functions, including command line arguments.
1733
1734 =item F<t/lib/>
1735
1736 The old home for the module tests, you shouldn't put anything new in
1737 here.  There are still some bits and pieces hanging around in here
1738 that need to be moved.  Perhaps you could move them?  Thanks!
1739
1740 =item F<t/op/>
1741
1742 Tests for perl's built in functions that don't fit into any of the
1743 other directories.
1744
1745 =item F<t/pod/>
1746
1747 Tests for POD directives.  There are still some tests for the Pod
1748 modules hanging around in here that need to be moved out into F<lib/>.
1749
1750 =item F<t/run/>
1751
1752 Testing features of how perl actually runs, including exit codes and
1753 handling of PERL* environment variables.
1754
1755 =back
1756
1757 The core uses the same testing style as the rest of Perl, a simple
1758 "ok/not ok" run through Test::Harness, but there are a few special
1759 considerations.
1760
1761 There are three ways to write a test in the core.  Test::More,
1762 t/test.pl and ad hoc C<print $test ? "ok 42\n" : "not ok 42\n">.  The
1763 decision of which to use depends on what part of the test suite you're
1764 working on.  This is a measure to prevent a high-level failure (such
1765 as Config.pm breaking) from causing basic functionality tests to fail.
1766
1767 =over 4 
1768
1769 =item t/base t/comp
1770
1771 Since we don't know if require works, or even subroutines, use ad hoc
1772 tests for these two.  Step carefully to avoid using the feature being
1773 tested.
1774
1775 =item t/cmd t/run t/io t/op
1776
1777 Now that basic require() and subroutines are tested, you can use the
1778 t/test.pl library which emulates the important features of Test::More
1779 while using a minimum of core features.
1780
1781 You can also conditionally use certain libraries like Config, but be
1782 sure to skip the test gracefully if it's not there.
1783
1784 =item t/lib ext lib
1785
1786 Now that the core of Perl is tested, Test::More can be used.  You can
1787 also use the full suite of core modules in the tests.
1788
1789 =back
1790
1791 When you say "make test" Perl uses the F<t/TEST> program to run the
1792 test suite.  All tests are run from the F<t/> directory, B<not> the
1793 directory which contains the test.  This causes some problems with the
1794 tests in F<lib/>, so here's some opportunity for some patching.
1795
1796 You must be triply conscious of cross-platform concerns.  This usually
1797 boils down to using File::Spec and avoiding things like C<fork()> and
1798 C<system()> unless absolutely necessary.
1799
1800
1801 =head1 EXTERNAL TOOLS FOR DEBUGGING PERL
1802
1803 Sometimes it helps to use external tools while debugging and
1804 testing Perl.  This section tries to guide you through using
1805 some common testing and debugging tools with Perl.  This is
1806 meant as a guide to interfacing these tools with Perl, not
1807 as any kind of guide to the use of the tools themselves.
1808
1809 =head2 Rational Software's Purify
1810
1811 Purify is a commercial tool that is helpful in identifying
1812 memory overruns, wild pointers, memory leaks and other such
1813 badness.  Perl must be compiled in a specific way for
1814 optimal testing with Purify.  Purify is available under
1815 Windows NT, Solaris, HP-UX, SGI, and Siemens Unix.
1816
1817 The only currently known leaks happen when there are
1818 compile-time errors within eval or require.  (Fixing these
1819 is non-trivial, unfortunately, but they must be fixed
1820 eventually.)
1821
1822 =head2 Purify on Unix
1823
1824 On Unix, Purify creates a new Perl binary.  To get the most
1825 benefit out of Purify, you should create the perl to Purify
1826 using:
1827
1828     sh Configure -Accflags=-DPURIFY -Doptimize='-g' \
1829      -Uusemymalloc -Dusemultiplicity
1830
1831 where these arguments mean:
1832
1833 =over 4
1834
1835 =item -Accflags=-DPURIFY
1836
1837 Disables Perl's arena memory allocation functions, as well as
1838 forcing use of memory allocation functions derived from the
1839 system malloc.
1840
1841 =item -Doptimize='-g'
1842
1843 Adds debugging information so that you see the exact source
1844 statements where the problem occurs.  Without this flag, all
1845 you will see is the source filename of where the error occurred.
1846
1847 =item -Uusemymalloc
1848
1849 Disable Perl's malloc so that Purify can more closely monitor
1850 allocations and leaks.  Using Perl's malloc will make Purify
1851 report most leaks in the "potential" leaks category.
1852
1853 =item -Dusemultiplicity
1854
1855 Enabling the multiplicity option allows perl to clean up
1856 thoroughly when the interpreter shuts down, which reduces the
1857 number of bogus leak reports from Purify.
1858
1859 =back
1860
1861 Once you've compiled a perl suitable for Purify'ing, then you
1862 can just:
1863
1864     make pureperl   
1865
1866 which creates a binary named 'pureperl' that has been Purify'ed.
1867 This binary is used in place of the standard 'perl' binary
1868 when you want to debug Perl memory problems.
1869
1870 As an example, to show any memory leaks produced during the
1871 standard Perl testset you would create and run the Purify'ed
1872 perl as:
1873
1874     make pureperl
1875     cd t
1876     ../pureperl -I../lib harness 
1877
1878 which would run Perl on test.pl and report any memory problems.
1879
1880 Purify outputs messages in "Viewer" windows by default.  If
1881 you don't have a windowing environment or if you simply
1882 want the Purify output to unobtrusively go to a log file
1883 instead of to the interactive window, use these following
1884 options to output to the log file "perl.log":
1885
1886     setenv PURIFYOPTIONS "-chain-length=25 -windows=no \
1887      -log-file=perl.log -append-logfile=yes"
1888
1889 If you plan to use the "Viewer" windows, then you only need this option:
1890
1891     setenv PURIFYOPTIONS "-chain-length=25"
1892
1893 =head2 Purify on NT
1894
1895 Purify on Windows NT instruments the Perl binary 'perl.exe'
1896 on the fly.  There are several options in the makefile you
1897 should change to get the most use out of Purify:
1898
1899 =over 4
1900
1901 =item DEFINES
1902
1903 You should add -DPURIFY to the DEFINES line so the DEFINES
1904 line looks something like:
1905
1906     DEFINES = -DWIN32 -D_CONSOLE -DNO_STRICT $(CRYPT_FLAG) -DPURIFY=1 
1907
1908 to disable Perl's arena memory allocation functions, as
1909 well as to force use of memory allocation functions derived
1910 from the system malloc.
1911
1912 =item USE_MULTI = define
1913
1914 Enabling the multiplicity option allows perl to clean up
1915 thoroughly when the interpreter shuts down, which reduces the
1916 number of bogus leak reports from Purify.
1917
1918 =item #PERL_MALLOC = define
1919
1920 Disable Perl's malloc so that Purify can more closely monitor
1921 allocations and leaks.  Using Perl's malloc will make Purify
1922 report most leaks in the "potential" leaks category.
1923
1924 =item CFG = Debug
1925
1926 Adds debugging information so that you see the exact source
1927 statements where the problem occurs.  Without this flag, all
1928 you will see is the source filename of where the error occurred.
1929
1930 =back
1931
1932 As an example, to show any memory leaks produced during the
1933 standard Perl testset you would create and run Purify as:
1934
1935     cd win32
1936     make
1937     cd ../t
1938     purify ../perl -I../lib harness 
1939
1940 which would instrument Perl in memory, run Perl on test.pl,
1941 then finally report any memory problems.
1942
1943 =head2 Compaq's/Digital's Third Degree
1944
1945 Third Degree is a tool for memory leak detection and memory access checks.
1946 It is one of the many tools in the ATOM toolkit.  The toolkit is only
1947 available on Tru64 (formerly known as Digital UNIX formerly known as
1948 DEC OSF/1).
1949
1950 When building Perl, you must first run Configure with -Doptimize=-g
1951 and -Uusemymalloc flags, after that you can use the make targets
1952 "perl.third" and "test.third".  (What is required is that Perl must be
1953 compiled using the C<-g> flag, you may need to re-Configure.)
1954
1955 The short story is that with "atom" you can instrument the Perl
1956 executable to create a new executable called F<perl.third>.  When the
1957 instrumented executable is run, it creates a log of dubious memory
1958 traffic in file called F<perl.3log>.  See the manual pages of atom and
1959 third for more information.  The most extensive Third Degree
1960 documentation is available in the Compaq "Tru64 UNIX Programmer's
1961 Guide", chapter "Debugging Programs with Third Degree".
1962
1963 The "test.third" leaves a lot of files named F<perl.3log.*> in the t/
1964 subdirectory.  There is a problem with these files: Third Degree is so
1965 effective that it finds problems also in the system libraries.
1966 Therefore there are certain types of errors that you should ignore in
1967 your debugging.  Errors with stack traces matching
1968
1969     __actual_atof|__catgets|_doprnt|__exc_|__exec|_findio|__localtime|setlocale|__sia_|__strxfrm
1970
1971 (all in libc.so) are known to be non-serious.  You can also
1972 ignore the combinations
1973
1974     Perl_gv_fetchfile() calling strcpy()
1975     S_doopen_pmc() calling strcmp()
1976
1977 causing "rih" (reading invalid heap) errors.
1978
1979 There are also leaks that for given certain definition of a leak,
1980 aren't.  See L</PERL_DESTRUCT_LEVEL> for more information.
1981
1982 =head2 PERL_DESTRUCT_LEVEL
1983
1984 If you want to run any of the tests yourself manually using the
1985 pureperl or perl.third executables, please note that by default
1986 perl B<does not> explicitly cleanup all the memory it has allocated
1987 (such as global memory arenas) but instead lets the exit() of
1988 the whole program "take care" of such allocations, also known
1989 as "global destruction of objects".
1990
1991 There is a way to tell perl to do complete cleanup: set the
1992 environment variable PERL_DESTRUCT_LEVEL to a non-zero value.
1993 The t/TEST wrapper does set this to 2, and this is what you
1994 need to do too, if you don't want to see the "global leaks":
1995
1996         PERL_DESTRUCT_LEVEL=2 ./perl.third t/foo/bar.t
1997
1998 =head2 Profiling
1999
2000 Depending on your platform there are various of profiling Perl.
2001
2002 There are two commonly used techniques of profiling executables:
2003 I<statistical time-sampling> and I<basic-block counting>.
2004
2005 The first method takes periodically samples of the CPU program
2006 counter, and since the program counter can be correlated with the code
2007 generated for functions, we get a statistical view of in which
2008 functions the program is spending its time.  The caveats are that very
2009 small/fast functions have lower probability of showing up in the
2010 profile, and that periodically interrupting the program (this is
2011 usually done rather frequently, in the scale of milliseconds) imposes
2012 an additional overhead that may skew the results.  The first problem
2013 can be alleviated by running the code for longer (in general this is a
2014 good idea for profiling), the second problem is usually kept in guard
2015 by the profiling tools themselves.
2016
2017 The second method divides up the generated code into I<basic blocks>.
2018 Basic blocks are sections of code that are entered only in the
2019 beginning and exited only at the end.  For example, a conditional jump
2020 starts a basic block.  Basic block profiling usually works by
2021 I<instrumenting> the code by adding I<enter basic block #nnnn>
2022 book-keeping code to the generated code.  During the execution of the
2023 code the basic block counters are then updated appropriately.  The
2024 caveat is that the added extra code can skew the results: again, the
2025 profiling tools usually try to factor their own effects out of the
2026 results.
2027
2028 =head2 Gprof Profiling
2029
2030 gprof is a profiling tool available in many UNIX platforms,
2031 it uses F<statistical time-sampling>.
2032
2033 You can build a profiled version of perl called "perl.gprof" by
2034 invoking the make target "perl.gprof"  (What is required is that Perl
2035 must be compiled using the C<-pg> flag, you may need to re-Configure).
2036 Running the profiled version of Perl will create an output file called
2037 F<gmon.out> is created which contains the profiling data collected
2038 during the execution.
2039
2040 The gprof tool can then display the collected data in various ways.
2041 Usually gprof understands the following options:
2042
2043 =over 4
2044
2045 =item -a
2046
2047 Suppress statically defined functions from the profile.
2048
2049 =item -b
2050
2051 Suppress the verbose descriptions in the profile.
2052
2053 =item -e routine
2054
2055 Exclude the given routine and its descendants from the profile.
2056
2057 =item -f routine
2058
2059 Display only the given routine and its descendants in the profile.
2060
2061 =item -s
2062
2063 Generate a summary file called F<gmon.sum> which then may be given
2064 to subsequent gprof runs to accumulate data over several runs.
2065
2066 =item -z
2067
2068 Display routines that have zero usage.
2069
2070 =back
2071
2072 For more detailed explanation of the available commands and output
2073 formats, see your own local documentation of gprof.
2074
2075 =head2 GCC gcov Profiling
2076
2077 Starting from GCC 3.0 I<basic block profiling> is officially available
2078 for the GNU CC.
2079
2080 You can build a profiled version of perl called F<perl.gcov> by
2081 invoking the make target "perl.gcov" (what is required that Perl must
2082 be compiled using gcc with the flags C<-fprofile-arcs
2083 -ftest-coverage>, you may need to re-Configure).
2084
2085 Running the profiled version of Perl will cause profile output to be
2086 generated.  For each source file an accompanying ".da" file will be
2087 created.
2088
2089 To display the results you use the "gcov" utility (which should
2090 be installed if you have gcc 3.0 or newer installed).  F<gcov> is
2091 run on source code files, like this
2092
2093     gcov sv.c
2094
2095 which will cause F<sv.c.gcov> to be created.  The F<.gcov> files
2096 contain the source code annotated with relative frequencies of
2097 execution indicated by "#" markers.
2098
2099 Useful options of F<gcov> include C<-b> which will summarise the
2100 basic block, branch, and function call coverage, and C<-c> which
2101 instead of relative frequencies will use the actual counts.  For
2102 more information on the use of F<gcov> and basic block profiling
2103 with gcc, see the latest GNU CC manual, as of GCC 3.0 see
2104
2105     http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-3.0/gcc.html
2106
2107 and its section titled "8. gcov: a Test Coverage Program"
2108
2109     http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-3.0/gcc_8.html#SEC132
2110
2111 =head2 Pixie Profiling
2112
2113 Pixie is a profiling tool available on IRIX and Tru64 (aka Digital
2114 UNIX aka DEC OSF/1) platforms.  Pixie does its profiling using
2115 I<basic-block counting>.
2116
2117 You can build a profiled version of perl called F<perl.pixie> by
2118 invoking the make target "perl.pixie" (what is required is that Perl
2119 must be compiled using the C<-g> flag, you may need to re-Configure).
2120
2121 In Tru64 a file called F<perl.Addrs> will also be silently created,
2122 this file contains the addresses of the basic blocks.  Running the
2123 profiled version of Perl will create a new file called "perl.Counts"
2124 which contains the counts for the basic block for that particular
2125 program execution.
2126
2127 To display the results you use the F<prof> utility.  The exact
2128 incantation depends on your operating system, "prof perl.Counts" in
2129 IRIX, and "prof -pixie -all -L. perl" in Tru64.
2130
2131 In IRIX the following prof options are available:
2132
2133 =over 4
2134
2135 =item -h
2136
2137 Reports the most heavily used lines in descending order of use.
2138 Useful for finding the hotspot lines.
2139
2140 =item -l
2141
2142 Groups lines by procedure, with procedures sorted in descending order of use.
2143 Within a procedure, lines are listed in source order.
2144 Useful for finding the hotspots of procedures.
2145
2146 =back
2147
2148 In Tru64 the following options are available:
2149
2150 =over 4
2151
2152 =item -p[rocedures]
2153
2154 Procedures sorted in descending order by the number of cycles executed
2155 in each procedure.  Useful for finding the hotspot procedures.
2156 (This is the default option.)
2157
2158 =item -h[eavy]
2159
2160 Lines sorted in descending order by the number of cycles executed in
2161 each line.  Useful for finding the hotspot lines.
2162
2163 =item -i[nvocations]
2164
2165 The called procedures are sorted in descending order by number of calls
2166 made to the procedures.  Useful for finding the most used procedures.
2167
2168 =item -l[ines]
2169
2170 Grouped by procedure, sorted by cycles executed per procedure.
2171 Useful for finding the hotspots of procedures.
2172
2173 =item -testcoverage
2174
2175 The compiler emitted code for these lines, but the code was unexecuted.
2176
2177 =item -z[ero]
2178
2179 Unexecuted procedures.
2180
2181 =back
2182
2183 For further information, see your system's manual pages for pixie and prof.
2184
2185 =head2 CONCLUSION
2186
2187 We've had a brief look around the Perl source, an overview of the stages
2188 F<perl> goes through when it's running your code, and how to use a
2189 debugger to poke at the Perl guts. We took a very simple problem and
2190 demonstrated how to solve it fully - with documentation, regression
2191 tests, and finally a patch for submission to p5p.  Finally, we talked
2192 about how to use external tools to debug and test Perl.
2193
2194 I'd now suggest you read over those references again, and then, as soon
2195 as possible, get your hands dirty. The best way to learn is by doing,
2196 so: 
2197
2198 =over 3
2199
2200 =item *
2201
2202 Subscribe to perl5-porters, follow the patches and try and understand
2203 them; don't be afraid to ask if there's a portion you're not clear on -
2204 who knows, you may unearth a bug in the patch...
2205
2206 =item *
2207
2208 Keep up to date with the bleeding edge Perl distributions and get
2209 familiar with the changes. Try and get an idea of what areas people are
2210 working on and the changes they're making.
2211
2212 =item *
2213
2214 Do read the README associated with your operating system, e.g. README.aix
2215 on the IBM AIX OS. Don't hesitate to supply patches to that README if
2216 you find anything missing or changed over a new OS release.
2217
2218 =item *
2219
2220 Find an area of Perl that seems interesting to you, and see if you can
2221 work out how it works. Scan through the source, and step over it in the
2222 debugger. Play, poke, investigate, fiddle! You'll probably get to
2223 understand not just your chosen area but a much wider range of F<perl>'s
2224 activity as well, and probably sooner than you'd think.
2225
2226 =back
2227
2228 =over 3
2229
2230 =item I<The Road goes ever on and on, down from the door where it began.>
2231
2232 =back
2233
2234 If you can do these things, you've started on the long road to Perl porting. 
2235 Thanks for wanting to help make Perl better - and happy hacking!
2236
2237 =head1 AUTHOR
2238
2239 This document was written by Nathan Torkington, and is maintained by
2240 the perl5-porters mailing list.
2241