Initial import from FreeBSD RELENG_4:
[dragonfly.git] / contrib / perl5 / pod / perlxs.pod
1 =head1 NAME
2
3 perlxs - XS language reference manual
4
5 =head1 DESCRIPTION
6
7 =head2 Introduction
8
9 XS is a language used to create an extension interface
10 between Perl and some C library which one wishes to use with
11 Perl.  The XS interface is combined with the library to
12 create a new library which can be linked to Perl.  An B<XSUB>
13 is a function in the XS language and is the core component
14 of the Perl application interface.
15
16 The XS compiler is called B<xsubpp>.  This compiler will embed
17 the constructs necessary to let an XSUB, which is really a C
18 function in disguise, manipulate Perl values and creates the
19 glue necessary to let Perl access the XSUB.  The compiler
20 uses B<typemaps> to determine how to map C function parameters
21 and variables to Perl values.  The default typemap handles
22 many common C types.  A supplement typemap must be created
23 to handle special structures and types for the library being
24 linked.
25
26 See L<perlxstut> for a tutorial on the whole extension creation process.
27
28 Note: For many extensions, Dave Beazley's SWIG system provides a
29 significantly more convenient mechanism for creating the XS glue
30 code. See L<http://www.cs.utah.edu/~beazley/SWIG> for more 
31 information.
32
33 =head2 On The Road
34
35 Many of the examples which follow will concentrate on creating an interface
36 between Perl and the ONC+ RPC bind library functions.  The rpcb_gettime()
37 function is used to demonstrate many features of the XS language.  This
38 function has two parameters; the first is an input parameter and the second
39 is an output parameter.  The function also returns a status value.
40
41         bool_t rpcb_gettime(const char *host, time_t *timep);
42
43 From C this function will be called with the following
44 statements.
45
46      #include <rpc/rpc.h>
47      bool_t status;
48      time_t timep;
49      status = rpcb_gettime( "localhost", &timep );
50
51 If an XSUB is created to offer a direct translation between this function
52 and Perl, then this XSUB will be used from Perl with the following code.
53 The $status and $timep variables will contain the output of the function.
54
55      use RPC;
56      $status = rpcb_gettime( "localhost", $timep );
57
58 The following XS file shows an XS subroutine, or XSUB, which
59 demonstrates one possible interface to the rpcb_gettime()
60 function.  This XSUB represents a direct translation between
61 C and Perl and so preserves the interface even from Perl.
62 This XSUB will be invoked from Perl with the usage shown
63 above.  Note that the first three #include statements, for
64 C<EXTERN.h>, C<perl.h>, and C<XSUB.h>, will always be present at the
65 beginning of an XS file.  This approach and others will be
66 expanded later in this document.
67
68      #include "EXTERN.h"
69      #include "perl.h"
70      #include "XSUB.h"
71      #include <rpc/rpc.h>
72
73      MODULE = RPC  PACKAGE = RPC
74
75      bool_t
76      rpcb_gettime(host,timep)
77           char *host
78           time_t &timep
79           OUTPUT:
80           timep
81
82 Any extension to Perl, including those containing XSUBs,
83 should have a Perl module to serve as the bootstrap which
84 pulls the extension into Perl.  This module will export the
85 extension's functions and variables to the Perl program and
86 will cause the extension's XSUBs to be linked into Perl.
87 The following module will be used for most of the examples
88 in this document and should be used from Perl with the C<use>
89 command as shown earlier.  Perl modules are explained in
90 more detail later in this document.
91
92      package RPC;
93
94      require Exporter;
95      require DynaLoader;
96      @ISA = qw(Exporter DynaLoader);
97      @EXPORT = qw( rpcb_gettime );
98
99      bootstrap RPC;
100      1;
101
102 Throughout this document a variety of interfaces to the rpcb_gettime()
103 XSUB will be explored.  The XSUBs will take their parameters in different
104 orders or will take different numbers of parameters.  In each case the
105 XSUB is an abstraction between Perl and the real C rpcb_gettime()
106 function, and the XSUB must always ensure that the real rpcb_gettime()
107 function is called with the correct parameters.  This abstraction will
108 allow the programmer to create a more Perl-like interface to the C
109 function.
110
111 =head2 The Anatomy of an XSUB
112
113 The following XSUB allows a Perl program to access a C library function
114 called sin().  The XSUB will imitate the C function which takes a single
115 argument and returns a single value.
116
117      double
118      sin(x)
119        double x
120
121 When using C pointers the indirection operator C<*> should be considered
122 part of the type and the address operator C<&> should be considered part of
123 the variable, as is demonstrated in the rpcb_gettime() function above.  See
124 the section on typemaps for more about handling qualifiers and unary
125 operators in C types.
126
127 The function name and the return type must be placed on
128 separate lines.
129
130   INCORRECT                        CORRECT
131
132   double sin(x)                    double
133     double x                       sin(x)
134                                      double x
135
136 The function body may be indented or left-adjusted.  The following example
137 shows a function with its body left-adjusted.  Most examples in this
138 document will indent the body.
139
140   CORRECT
141
142   double
143   sin(x)
144   double x
145
146 =head2 The Argument Stack
147
148 The argument stack is used to store the values which are
149 sent as parameters to the XSUB and to store the XSUB's
150 return value.  In reality all Perl functions keep their
151 values on this stack at the same time, each limited to its
152 own range of positions on the stack.  In this document the
153 first position on that stack which belongs to the active
154 function will be referred to as position 0 for that function.
155
156 XSUBs refer to their stack arguments with the macro B<ST(x)>, where I<x>
157 refers to a position in this XSUB's part of the stack.  Position 0 for that
158 function would be known to the XSUB as ST(0).  The XSUB's incoming
159 parameters and outgoing return values always begin at ST(0).  For many
160 simple cases the B<xsubpp> compiler will generate the code necessary to
161 handle the argument stack by embedding code fragments found in the
162 typemaps.  In more complex cases the programmer must supply the code.
163
164 =head2 The RETVAL Variable
165
166 The RETVAL variable is a magic variable which always matches
167 the return type of the C library function.  The B<xsubpp> compiler will
168 supply this variable in each XSUB and by default will use it to hold the
169 return value of the C library function being called.  In simple cases the
170 value of RETVAL will be placed in ST(0) of the argument stack where it can
171 be received by Perl as the return value of the XSUB.
172
173 If the XSUB has a return type of C<void> then the compiler will
174 not supply a RETVAL variable for that function.  When using
175 the PPCODE: directive the RETVAL variable is not needed, unless used
176 explicitly.
177
178 If PPCODE: directive is not used, C<void> return value should be used
179 only for subroutines which do not return a value, I<even if> CODE:
180 directive is used which sets ST(0) explicitly.
181
182 Older versions of this document recommended to use C<void> return
183 value in such cases. It was discovered that this could lead to
184 segfaults in cases when XSUB was I<truly> C<void>. This practice is
185 now deprecated, and may be not supported at some future version. Use
186 the return value C<SV *> in such cases. (Currently C<xsubpp> contains
187 some heuristic code which tries to disambiguate between "truly-void"
188 and "old-practice-declared-as-void" functions. Hence your code is at
189 mercy of this heuristics unless you use C<SV *> as return value.)
190
191 =head2 The MODULE Keyword
192
193 The MODULE keyword is used to start the XS code and to
194 specify the package of the functions which are being
195 defined.  All text preceding the first MODULE keyword is
196 considered C code and is passed through to the output
197 untouched.  Every XS module will have a bootstrap function
198 which is used to hook the XSUBs into Perl.  The package name
199 of this bootstrap function will match the value of the last
200 MODULE statement in the XS source files.  The value of
201 MODULE should always remain constant within the same XS
202 file, though this is not required.
203
204 The following example will start the XS code and will place
205 all functions in a package named RPC.
206
207      MODULE = RPC
208
209 =head2 The PACKAGE Keyword
210
211 When functions within an XS source file must be separated into packages
212 the PACKAGE keyword should be used.  This keyword is used with the MODULE
213 keyword and must follow immediately after it when used.
214
215      MODULE = RPC  PACKAGE = RPC
216
217      [ XS code in package RPC ]
218
219      MODULE = RPC  PACKAGE = RPCB
220
221      [ XS code in package RPCB ]
222
223      MODULE = RPC  PACKAGE = RPC
224
225      [ XS code in package RPC ]
226
227 Although this keyword is optional and in some cases provides redundant
228 information it should always be used.  This keyword will ensure that the
229 XSUBs appear in the desired package.
230
231 =head2 The PREFIX Keyword
232
233 The PREFIX keyword designates prefixes which should be
234 removed from the Perl function names.  If the C function is
235 C<rpcb_gettime()> and the PREFIX value is C<rpcb_> then Perl will
236 see this function as C<gettime()>.
237
238 This keyword should follow the PACKAGE keyword when used.
239 If PACKAGE is not used then PREFIX should follow the MODULE
240 keyword.
241
242      MODULE = RPC  PREFIX = rpc_
243
244      MODULE = RPC  PACKAGE = RPCB  PREFIX = rpcb_
245
246 =head2 The OUTPUT: Keyword
247
248 The OUTPUT: keyword indicates that certain function parameters should be
249 updated (new values made visible to Perl) when the XSUB terminates or that
250 certain values should be returned to the calling Perl function.  For
251 simple functions, such as the sin() function above, the RETVAL variable is
252 automatically designated as an output value.  In more complex functions
253 the B<xsubpp> compiler will need help to determine which variables are output
254 variables.
255
256 This keyword will normally be used to complement the CODE:  keyword.
257 The RETVAL variable is not recognized as an output variable when the
258 CODE: keyword is present.  The OUTPUT:  keyword is used in this
259 situation to tell the compiler that RETVAL really is an output
260 variable.
261
262 The OUTPUT: keyword can also be used to indicate that function parameters
263 are output variables.  This may be necessary when a parameter has been
264 modified within the function and the programmer would like the update to
265 be seen by Perl.
266
267      bool_t
268      rpcb_gettime(host,timep)
269           char *host
270           time_t &timep
271           OUTPUT:
272           timep
273
274 The OUTPUT: keyword will also allow an output parameter to
275 be mapped to a matching piece of code rather than to a
276 typemap.
277
278      bool_t
279      rpcb_gettime(host,timep)
280           char *host
281           time_t &timep
282           OUTPUT:
283           timep sv_setnv(ST(1), (double)timep);
284
285 B<xsubpp> emits an automatic C<SvSETMAGIC()> for all parameters in the
286 OUTPUT section of the XSUB, except RETVAL.  This is the usually desired
287 behavior, as it takes care of properly invoking 'set' magic on output
288 parameters (needed for hash or array element parameters that must be
289 created if they didn't exist).  If for some reason, this behavior is
290 not desired, the OUTPUT section may contain a C<SETMAGIC: DISABLE> line
291 to disable it for the remainder of the parameters in the OUTPUT section.
292 Likewise,  C<SETMAGIC: ENABLE> can be used to reenable it for the
293 remainder of the OUTPUT section.  See L<perlguts> for more details
294 about 'set' magic.
295
296 =head2 The CODE: Keyword
297
298 This keyword is used in more complicated XSUBs which require
299 special handling for the C function.  The RETVAL variable is
300 available but will not be returned unless it is specified
301 under the OUTPUT: keyword.
302
303 The following XSUB is for a C function which requires special handling of
304 its parameters.  The Perl usage is given first.
305
306      $status = rpcb_gettime( "localhost", $timep );
307
308 The XSUB follows.
309
310      bool_t
311      rpcb_gettime(host,timep)
312           char *host
313           time_t timep
314           CODE:
315                RETVAL = rpcb_gettime( host, &timep );
316           OUTPUT:
317           timep
318           RETVAL
319
320 =head2 The INIT: Keyword
321
322 The INIT: keyword allows initialization to be inserted into the XSUB before
323 the compiler generates the call to the C function.  Unlike the CODE: keyword
324 above, this keyword does not affect the way the compiler handles RETVAL.
325
326     bool_t
327     rpcb_gettime(host,timep)
328           char *host
329           time_t &timep
330           INIT:
331           printf("# Host is %s\n", host );
332           OUTPUT:
333           timep
334
335 =head2 The NO_INIT Keyword
336
337 The NO_INIT keyword is used to indicate that a function
338 parameter is being used only as an output value.  The B<xsubpp>
339 compiler will normally generate code to read the values of
340 all function parameters from the argument stack and assign
341 them to C variables upon entry to the function.  NO_INIT
342 will tell the compiler that some parameters will be used for
343 output rather than for input and that they will be handled
344 before the function terminates.
345
346 The following example shows a variation of the rpcb_gettime() function.
347 This function uses the timep variable only as an output variable and does
348 not care about its initial contents.
349
350      bool_t
351      rpcb_gettime(host,timep)
352           char *host
353           time_t &timep = NO_INIT
354           OUTPUT:
355           timep
356
357 =head2 Initializing Function Parameters
358
359 Function parameters are normally initialized with their
360 values from the argument stack.  The typemaps contain the
361 code segments which are used to transfer the Perl values to
362 the C parameters.  The programmer, however, is allowed to
363 override the typemaps and supply alternate (or additional)
364 initialization code.
365
366 The following code demonstrates how to supply initialization code for
367 function parameters.  The initialization code is eval'd within double
368 quotes by the compiler before it is added to the output so anything
369 which should be interpreted literally [mainly C<$>, C<@>, or C<\\>]
370 must be protected with backslashes.  The variables C<$var>, C<$arg>,
371 and C<$type> can be used as in typemaps.
372
373      bool_t
374      rpcb_gettime(host,timep)
375           char *host = (char *)SvPV($arg,PL_na);
376           time_t &timep = 0;
377           OUTPUT:
378           timep
379
380 This should not be used to supply default values for parameters.  One
381 would normally use this when a function parameter must be processed by
382 another library function before it can be used.  Default parameters are
383 covered in the next section.
384
385 If the initialization begins with C<=>, then it is output on
386 the same line where the input variable is declared.  If the
387 initialization begins with C<;> or C<+>, then it is output after
388 all of the input variables have been declared.  The C<=> and C<;>
389 cases replace the initialization normally supplied from the typemap.
390 For the C<+> case, the initialization from the typemap will precede
391 the initialization code included after the C<+>.  A global
392 variable, C<%v>, is available for the truly rare case where
393 information from one initialization is needed in another
394 initialization.
395
396      bool_t
397      rpcb_gettime(host,timep)
398           time_t &timep ; /*\$v{time}=@{[$v{time}=$arg]}*/
399           char *host + SvOK($v{time}) ? SvPV($arg,PL_na) : NULL;
400           OUTPUT:
401           timep
402
403 =head2 Default Parameter Values
404
405 Default values can be specified for function parameters by
406 placing an assignment statement in the parameter list.  The
407 default value may be a number or a string.  Defaults should
408 always be used on the right-most parameters only.
409
410 To allow the XSUB for rpcb_gettime() to have a default host
411 value the parameters to the XSUB could be rearranged.  The
412 XSUB will then call the real rpcb_gettime() function with
413 the parameters in the correct order.  Perl will call this
414 XSUB with either of the following statements.
415
416      $status = rpcb_gettime( $timep, $host );
417
418      $status = rpcb_gettime( $timep );
419
420 The XSUB will look like the code  which  follows.   A  CODE:
421 block  is used to call the real rpcb_gettime() function with
422 the parameters in the correct order for that function.
423
424      bool_t
425      rpcb_gettime(timep,host="localhost")
426           char *host
427           time_t timep = NO_INIT
428           CODE:
429                RETVAL = rpcb_gettime( host, &timep );
430           OUTPUT:
431           timep
432           RETVAL
433
434 =head2 The PREINIT: Keyword
435
436 The PREINIT: keyword allows extra variables to be declared before the
437 typemaps are expanded.  If a variable is declared in a CODE: block then that
438 variable will follow any typemap code.  This may result in a C syntax
439 error.  To force the variable to be declared before the typemap code, place
440 it into a PREINIT: block.  The PREINIT: keyword may be used one or more
441 times within an XSUB.
442
443 The following examples are equivalent, but if the code is using complex
444 typemaps then the first example is safer.
445
446      bool_t
447      rpcb_gettime(timep)
448           time_t timep = NO_INIT
449           PREINIT:
450           char *host = "localhost";
451           CODE:
452           RETVAL = rpcb_gettime( host, &timep );
453           OUTPUT:
454           timep
455           RETVAL
456
457 A correct, but error-prone example.
458
459      bool_t
460      rpcb_gettime(timep)
461           time_t timep = NO_INIT
462           CODE:
463           char *host = "localhost";
464           RETVAL = rpcb_gettime( host, &timep );
465           OUTPUT:
466           timep
467           RETVAL
468
469 =head2 The SCOPE: Keyword
470
471 The SCOPE: keyword allows scoping to be enabled for a particular XSUB. If
472 enabled, the XSUB will invoke ENTER and LEAVE automatically.
473
474 To support potentially complex type mappings, if a typemap entry used
475 by this XSUB contains a comment like C</*scope*/> then scoping will
476 automatically be enabled for that XSUB.
477
478 To enable scoping:
479
480     SCOPE: ENABLE
481
482 To disable scoping:
483
484     SCOPE: DISABLE
485
486 =head2 The INPUT: Keyword
487
488 The XSUB's parameters are usually evaluated immediately after entering the
489 XSUB.  The INPUT: keyword can be used to force those parameters to be
490 evaluated a little later.  The INPUT: keyword can be used multiple times
491 within an XSUB and can be used to list one or more input variables.  This
492 keyword is used with the PREINIT: keyword.
493
494 The following example shows how the input parameter C<timep> can be
495 evaluated late, after a PREINIT.
496
497     bool_t
498     rpcb_gettime(host,timep)
499           char *host
500           PREINIT:
501           time_t tt;
502           INPUT:
503           time_t timep
504           CODE:
505                RETVAL = rpcb_gettime( host, &tt );
506                timep = tt;
507           OUTPUT:
508           timep
509           RETVAL
510
511 The next example shows each input parameter evaluated late.
512
513     bool_t
514     rpcb_gettime(host,timep)
515           PREINIT:
516           time_t tt;
517           INPUT:
518           char *host
519           PREINIT:
520           char *h;
521           INPUT:
522           time_t timep
523           CODE:
524                h = host;
525                RETVAL = rpcb_gettime( h, &tt );
526                timep = tt;
527           OUTPUT:
528           timep
529           RETVAL
530
531 =head2 Variable-length Parameter Lists
532
533 XSUBs can have variable-length parameter lists by specifying an ellipsis
534 C<(...)> in the parameter list.  This use of the ellipsis is similar to that
535 found in ANSI C.  The programmer is able to determine the number of
536 arguments passed to the XSUB by examining the C<items> variable which the
537 B<xsubpp> compiler supplies for all XSUBs.  By using this mechanism one can
538 create an XSUB which accepts a list of parameters of unknown length.
539
540 The I<host> parameter for the rpcb_gettime() XSUB can be
541 optional so the ellipsis can be used to indicate that the
542 XSUB will take a variable number of parameters.  Perl should
543 be able to call this XSUB with either of the following statements.
544
545      $status = rpcb_gettime( $timep, $host );
546
547      $status = rpcb_gettime( $timep );
548
549 The XS code, with ellipsis, follows.
550
551      bool_t
552      rpcb_gettime(timep, ...)
553           time_t timep = NO_INIT
554           PREINIT:
555           char *host = "localhost";
556           STRLEN n_a;
557           CODE:
558                   if( items > 1 )
559                        host = (char *)SvPV(ST(1), n_a);
560                   RETVAL = rpcb_gettime( host, &timep );
561           OUTPUT:
562           timep
563           RETVAL
564
565 =head2 The C_ARGS: Keyword
566
567 The C_ARGS: keyword allows creating of XSUBS which have different
568 calling sequence from Perl than from C, without a need to write
569 CODE: or CPPCODE: section.  The contents of the C_ARGS: paragraph is
570 put as the argument to the called C function without any change.
571
572 For example, suppose that C function is declared as
573
574     symbolic nth_derivative(int n, symbolic function, int flags);
575
576 and that the default flags are kept in a global C variable
577 C<default_flags>.  Suppose that you want to create an interface which
578 is called as
579
580     $second_deriv = $function->nth_derivative(2);
581
582 To do this, declare the XSUB as
583
584     symbolic
585     nth_derivative(function, n)
586         symbolic        function
587         int             n
588     C_ARGS:
589         n, function, default_flags
590
591 =head2 The PPCODE: Keyword
592
593 The PPCODE: keyword is an alternate form of the CODE: keyword and is used
594 to tell the B<xsubpp> compiler that the programmer is supplying the code to
595 control the argument stack for the XSUBs return values.  Occasionally one
596 will want an XSUB to return a list of values rather than a single value.
597 In these cases one must use PPCODE: and then explicitly push the list of
598 values on the stack.  The PPCODE: and CODE:  keywords are not used
599 together within the same XSUB.
600
601 The following XSUB will call the C rpcb_gettime() function
602 and will return its two output values, timep and status, to
603 Perl as a single list.
604
605      void
606      rpcb_gettime(host)
607           char *host
608           PREINIT:
609           time_t  timep;
610           bool_t  status;
611           PPCODE:
612           status = rpcb_gettime( host, &timep );
613           EXTEND(SP, 2);
614           PUSHs(sv_2mortal(newSViv(status)));
615           PUSHs(sv_2mortal(newSViv(timep)));
616
617 Notice that the programmer must supply the C code necessary
618 to have the real rpcb_gettime() function called and to have
619 the return values properly placed on the argument stack.
620
621 The C<void> return type for this function tells the B<xsubpp> compiler that
622 the RETVAL variable is not needed or used and that it should not be created.
623 In most scenarios the void return type should be used with the PPCODE:
624 directive.
625
626 The EXTEND() macro is used to make room on the argument
627 stack for 2 return values.  The PPCODE: directive causes the
628 B<xsubpp> compiler to create a stack pointer available as C<SP>, and it
629 is this pointer which is being used in the EXTEND() macro.
630 The values are then pushed onto the stack with the PUSHs()
631 macro.
632
633 Now the rpcb_gettime() function can be used from Perl with
634 the following statement.
635
636      ($status, $timep) = rpcb_gettime("localhost");
637
638 When handling output parameters with a PPCODE section, be sure to handle
639 'set' magic properly.  See L<perlguts> for details about 'set' magic.
640
641 =head2 Returning Undef And Empty Lists
642
643 Occasionally the programmer will want to return simply
644 C<undef> or an empty list if a function fails rather than a
645 separate status value.  The rpcb_gettime() function offers
646 just this situation.  If the function succeeds we would like
647 to have it return the time and if it fails we would like to
648 have undef returned.  In the following Perl code the value
649 of $timep will either be undef or it will be a valid time.
650
651      $timep = rpcb_gettime( "localhost" );
652
653 The following XSUB uses the C<SV *> return type as a mnemonic only,
654 and uses a CODE: block to indicate to the compiler
655 that the programmer has supplied all the necessary code.  The
656 sv_newmortal() call will initialize the return value to undef, making that
657 the default return value.
658
659      SV *
660      rpcb_gettime(host)
661           char *  host
662           PREINIT:
663           time_t  timep;
664           bool_t x;
665           CODE:
666           ST(0) = sv_newmortal();
667           if( rpcb_gettime( host, &timep ) )
668                sv_setnv( ST(0), (double)timep);
669
670 The next example demonstrates how one would place an explicit undef in the
671 return value, should the need arise.
672
673      SV *
674      rpcb_gettime(host)
675           char *  host
676           PREINIT:
677           time_t  timep;
678           bool_t x;
679           CODE:
680           ST(0) = sv_newmortal();
681           if( rpcb_gettime( host, &timep ) ){
682                sv_setnv( ST(0), (double)timep);
683           }
684           else{
685                ST(0) = &PL_sv_undef;
686           }
687
688 To return an empty list one must use a PPCODE: block and
689 then not push return values on the stack.
690
691      void
692      rpcb_gettime(host)
693           char *host
694           PREINIT:
695           time_t  timep;
696           PPCODE:
697           if( rpcb_gettime( host, &timep ) )
698                PUSHs(sv_2mortal(newSViv(timep)));
699           else{
700           /* Nothing pushed on stack, so an empty */
701           /* list is implicitly returned. */
702           }
703
704 Some people may be inclined to include an explicit C<return> in the above
705 XSUB, rather than letting control fall through to the end.  In those
706 situations C<XSRETURN_EMPTY> should be used, instead.  This will ensure that
707 the XSUB stack is properly adjusted.  Consult L<perlguts/"API LISTING"> for
708 other C<XSRETURN> macros.
709
710 =head2 The REQUIRE: Keyword
711
712 The REQUIRE: keyword is used to indicate the minimum version of the
713 B<xsubpp> compiler needed to compile the XS module.  An XS module which
714 contains the following statement will compile with only B<xsubpp> version
715 1.922 or greater:
716
717         REQUIRE: 1.922
718
719 =head2 The CLEANUP: Keyword
720
721 This keyword can be used when an XSUB requires special cleanup procedures
722 before it terminates.  When the CLEANUP:  keyword is used it must follow
723 any CODE:, PPCODE:, or OUTPUT: blocks which are present in the XSUB.  The
724 code specified for the cleanup block will be added as the last statements
725 in the XSUB.
726
727 =head2 The BOOT: Keyword
728
729 The BOOT: keyword is used to add code to the extension's bootstrap
730 function.  The bootstrap function is generated by the B<xsubpp> compiler and
731 normally holds the statements necessary to register any XSUBs with Perl.
732 With the BOOT: keyword the programmer can tell the compiler to add extra
733 statements to the bootstrap function.
734
735 This keyword may be used any time after the first MODULE keyword and should
736 appear on a line by itself.  The first blank line after the keyword will
737 terminate the code block.
738
739      BOOT:
740      # The following message will be printed when the
741      # bootstrap function executes.
742      printf("Hello from the bootstrap!\n");
743
744 =head2 The VERSIONCHECK: Keyword
745
746 The VERSIONCHECK: keyword corresponds to B<xsubpp>'s C<-versioncheck> and
747 C<-noversioncheck> options.  This keyword overrides the command line
748 options.  Version checking is enabled by default.  When version checking is
749 enabled the XS module will attempt to verify that its version matches the
750 version of the PM module.
751
752 To enable version checking:
753
754     VERSIONCHECK: ENABLE
755
756 To disable version checking:
757
758     VERSIONCHECK: DISABLE
759
760 =head2 The PROTOTYPES: Keyword
761
762 The PROTOTYPES: keyword corresponds to B<xsubpp>'s C<-prototypes> and
763 C<-noprototypes> options.  This keyword overrides the command line options.
764 Prototypes are enabled by default.  When prototypes are enabled XSUBs will
765 be given Perl prototypes.  This keyword may be used multiple times in an XS
766 module to enable and disable prototypes for different parts of the module.
767
768 To enable prototypes:
769
770     PROTOTYPES: ENABLE
771
772 To disable prototypes:
773
774     PROTOTYPES: DISABLE
775
776 =head2 The PROTOTYPE: Keyword
777
778 This keyword is similar to the PROTOTYPES: keyword above but can be used to
779 force B<xsubpp> to use a specific prototype for the XSUB.  This keyword
780 overrides all other prototype options and keywords but affects only the
781 current XSUB.  Consult L<perlsub/Prototypes> for information about Perl
782 prototypes.
783
784     bool_t
785     rpcb_gettime(timep, ...)
786           time_t timep = NO_INIT
787           PROTOTYPE: $;$
788           PREINIT:
789           char *host = "localhost";
790           STRLEN n_a;
791           CODE:
792                   if( items > 1 )
793                        host = (char *)SvPV(ST(1), n_a);
794                   RETVAL = rpcb_gettime( host, &timep );
795           OUTPUT:
796           timep
797           RETVAL
798
799 =head2 The ALIAS: Keyword
800
801 The ALIAS: keyword allows an XSUB to have two or more unique Perl names
802 and to know which of those names was used when it was invoked.  The Perl
803 names may be fully-qualified with package names.  Each alias is given an
804 index.  The compiler will setup a variable called C<ix> which contain the
805 index of the alias which was used.  When the XSUB is called with its
806 declared name C<ix> will be 0.
807
808 The following example will create aliases C<FOO::gettime()> and
809 C<BAR::getit()> for this function.
810
811     bool_t
812     rpcb_gettime(host,timep)
813           char *host
814           time_t &timep
815           ALIAS:
816             FOO::gettime = 1
817             BAR::getit = 2
818           INIT:
819           printf("# ix = %d\n", ix );
820           OUTPUT:
821           timep
822
823 =head2 The INTERFACE: Keyword
824
825 This keyword declares the current XSUB as a keeper of the given
826 calling signature.  If some text follows this keyword, it is
827 considered as a list of functions which have this signature, and
828 should be attached to XSUBs.
829
830 Say, if you have 4 functions multiply(), divide(), add(), subtract() all
831 having the signature
832
833     symbolic f(symbolic, symbolic);
834
835 you code them all by using XSUB
836
837     symbolic
838     interface_s_ss(arg1, arg2)  
839         symbolic        arg1
840         symbolic        arg2
841     INTERFACE:
842         multiply divide 
843         add subtract
844
845 The advantage of this approach comparing to ALIAS: keyword is that one
846 can attach an extra function remainder() at runtime by using
847     
848     CV *mycv = newXSproto("Symbolic::remainder", 
849                           XS_Symbolic_interface_s_ss, __FILE__, "$$");
850     XSINTERFACE_FUNC_SET(mycv, remainder);
851
852 (This example supposes that there was no INTERFACE_MACRO: section,
853 otherwise one needs to use something else instead of
854 C<XSINTERFACE_FUNC_SET>.)
855
856 =head2 The INTERFACE_MACRO: Keyword
857
858 This keyword allows one to define an INTERFACE using a different way
859 to extract a function pointer from an XSUB.  The text which follows
860 this keyword should give the name of macros which would extract/set a
861 function pointer.  The extractor macro is given return type, C<CV*>,
862 and C<XSANY.any_dptr> for this C<CV*>.  The setter macro is given cv,
863 and the function pointer.
864
865 The default value is C<XSINTERFACE_FUNC> and C<XSINTERFACE_FUNC_SET>.
866 An INTERFACE keyword with an empty list of functions can be omitted if
867 INTERFACE_MACRO keyword is used.
868
869 Suppose that in the previous example functions pointers for 
870 multiply(), divide(), add(), subtract() are kept in a global C array
871 C<fp[]> with offsets being C<multiply_off>, C<divide_off>, C<add_off>,
872 C<subtract_off>.  Then one can use 
873
874     #define XSINTERFACE_FUNC_BYOFFSET(ret,cv,f) \
875         ((XSINTERFACE_CVT(ret,))fp[CvXSUBANY(cv).any_i32])
876     #define XSINTERFACE_FUNC_BYOFFSET_set(cv,f) \
877         CvXSUBANY(cv).any_i32 = CAT2( f, _off )
878
879 in C section,
880
881     symbolic
882     interface_s_ss(arg1, arg2)  
883         symbolic        arg1
884         symbolic        arg2
885     INTERFACE_MACRO: 
886         XSINTERFACE_FUNC_BYOFFSET
887         XSINTERFACE_FUNC_BYOFFSET_set
888     INTERFACE:
889         multiply divide 
890         add subtract
891
892 in XSUB section.
893
894 =head2 The INCLUDE: Keyword
895
896 This keyword can be used to pull other files into the XS module.  The other
897 files may have XS code.  INCLUDE: can also be used to run a command to
898 generate the XS code to be pulled into the module.
899
900 The file F<Rpcb1.xsh> contains our C<rpcb_gettime()> function:
901
902     bool_t
903     rpcb_gettime(host,timep)
904           char *host
905           time_t &timep
906           OUTPUT:
907           timep
908
909 The XS module can use INCLUDE: to pull that file into it.
910
911     INCLUDE: Rpcb1.xsh
912
913 If the parameters to the INCLUDE: keyword are followed by a pipe (C<|>) then
914 the compiler will interpret the parameters as a command.
915
916     INCLUDE: cat Rpcb1.xsh |
917
918 =head2 The CASE: Keyword
919
920 The CASE: keyword allows an XSUB to have multiple distinct parts with each
921 part acting as a virtual XSUB.  CASE: is greedy and if it is used then all
922 other XS keywords must be contained within a CASE:.  This means nothing may
923 precede the first CASE: in the XSUB and anything following the last CASE: is
924 included in that case.
925
926 A CASE: might switch via a parameter of the XSUB, via the C<ix> ALIAS:
927 variable (see L<"The ALIAS: Keyword">), or maybe via the C<items> variable
928 (see L<"Variable-length Parameter Lists">).  The last CASE: becomes the
929 B<default> case if it is not associated with a conditional.  The following
930 example shows CASE switched via C<ix> with a function C<rpcb_gettime()>
931 having an alias C<x_gettime()>.  When the function is called as
932 C<rpcb_gettime()> its parameters are the usual C<(char *host, time_t *timep)>,
933 but when the function is called as C<x_gettime()> its parameters are
934 reversed, C<(time_t *timep, char *host)>.
935
936     long
937     rpcb_gettime(a,b)
938       CASE: ix == 1
939           ALIAS:
940           x_gettime = 1
941           INPUT:
942           # 'a' is timep, 'b' is host
943           char *b
944           time_t a = NO_INIT
945           CODE:
946                RETVAL = rpcb_gettime( b, &a );
947           OUTPUT:
948           a
949           RETVAL
950       CASE:
951           # 'a' is host, 'b' is timep
952           char *a
953           time_t &b = NO_INIT
954           OUTPUT:
955           b
956           RETVAL
957
958 That function can be called with either of the following statements.  Note
959 the different argument lists.
960
961         $status = rpcb_gettime( $host, $timep );
962
963         $status = x_gettime( $timep, $host );
964
965 =head2 The & Unary Operator
966
967 The & unary operator is used to tell the compiler that it should dereference
968 the object when it calls the C function.  This is used when a CODE: block is
969 not used and the object is a not a pointer type (the object is an C<int> or
970 C<long> but not a C<int*> or C<long*>).
971
972 The following XSUB will generate incorrect C code.  The xsubpp compiler will
973 turn this into code which calls C<rpcb_gettime()> with parameters C<(char
974 *host, time_t timep)>, but the real C<rpcb_gettime()> wants the C<timep>
975 parameter to be of type C<time_t*> rather than C<time_t>.
976
977     bool_t
978     rpcb_gettime(host,timep)
979           char *host
980           time_t timep
981           OUTPUT:
982           timep
983
984 That problem is corrected by using the C<&> operator.  The xsubpp compiler
985 will now turn this into code which calls C<rpcb_gettime()> correctly with
986 parameters C<(char *host, time_t *timep)>.  It does this by carrying the
987 C<&> through, so the function call looks like C<rpcb_gettime(host, &timep)>.
988
989     bool_t
990     rpcb_gettime(host,timep)
991           char *host
992           time_t &timep
993           OUTPUT:
994           timep
995
996 =head2 Inserting Comments and C Preprocessor Directives
997
998 C preprocessor directives are allowed within BOOT:, PREINIT: INIT:,
999 CODE:, PPCODE:, and CLEANUP: blocks, as well as outside the functions.
1000 Comments are allowed anywhere after the MODULE keyword.  The compiler
1001 will pass the preprocessor directives through untouched and will remove
1002 the commented lines.
1003
1004 Comments can be added to XSUBs by placing a C<#> as the first
1005 non-whitespace of a line.  Care should be taken to avoid making the
1006 comment look like a C preprocessor directive, lest it be interpreted as
1007 such.  The simplest way to prevent this is to put whitespace in front of
1008 the C<#>.
1009
1010 If you use preprocessor directives to choose one of two
1011 versions of a function, use
1012
1013     #if ... version1
1014     #else /* ... version2  */
1015     #endif
1016
1017 and not
1018
1019     #if ... version1
1020     #endif
1021     #if ... version2
1022     #endif
1023
1024 because otherwise xsubpp will believe that you made a duplicate
1025 definition of the function.  Also, put a blank line before the
1026 #else/#endif so it will not be seen as part of the function body.
1027
1028 =head2 Using XS With C++
1029
1030 If a function is defined as a C++ method then it will assume
1031 its first argument is an object pointer.  The object pointer
1032 will be stored in a variable called THIS.  The object should
1033 have been created by C++ with the new() function and should
1034 be blessed by Perl with the sv_setref_pv() macro.  The
1035 blessing of the object by Perl can be handled by a typemap.  An example
1036 typemap is shown at the end of this section.
1037
1038 If the method is defined as static it will call the C++
1039 function using the class::method() syntax.  If the method is not static
1040 the function will be called using the THIS-E<gt>method() syntax.
1041
1042 The next examples will use the following C++ class.
1043
1044      class color {
1045           public:
1046           color();
1047           ~color();
1048           int blue();
1049           void set_blue( int );
1050
1051           private:
1052           int c_blue;
1053      };
1054
1055 The XSUBs for the blue() and set_blue() methods are defined with the class
1056 name but the parameter for the object (THIS, or "self") is implicit and is
1057 not listed.
1058
1059      int
1060      color::blue()
1061
1062      void
1063      color::set_blue( val )
1064           int val
1065
1066 Both functions will expect an object as the first parameter.  The xsubpp
1067 compiler will call that object C<THIS> and will use it to call the specified
1068 method.  So in the C++ code the blue() and set_blue() methods will be called
1069 in the following manner.
1070
1071      RETVAL = THIS->blue();
1072
1073      THIS->set_blue( val );
1074
1075 If the function's name is B<DESTROY> then the C++ C<delete> function will be
1076 called and C<THIS> will be given as its parameter.
1077
1078      void
1079      color::DESTROY()
1080
1081 The C++ code will call C<delete>.
1082
1083      delete THIS;
1084
1085 If the function's name is B<new> then the C++ C<new> function will be called
1086 to create a dynamic C++ object.  The XSUB will expect the class name, which
1087 will be kept in a variable called C<CLASS>, to be given as the first
1088 argument.
1089
1090      color *
1091      color::new()
1092
1093 The C++ code will call C<new>.
1094
1095         RETVAL = new color();
1096
1097 The following is an example of a typemap that could be used for this C++
1098 example.
1099
1100     TYPEMAP
1101     color *             O_OBJECT
1102
1103     OUTPUT
1104     # The Perl object is blessed into 'CLASS', which should be a
1105     # char* having the name of the package for the blessing.
1106     O_OBJECT
1107         sv_setref_pv( $arg, CLASS, (void*)$var );
1108
1109     INPUT
1110     O_OBJECT
1111         if( sv_isobject($arg) && (SvTYPE(SvRV($arg)) == SVt_PVMG) )
1112                 $var = ($type)SvIV((SV*)SvRV( $arg ));
1113         else{
1114                 warn( \"${Package}::$func_name() -- $var is not a blessed SV reference\" );
1115                 XSRETURN_UNDEF;
1116         }
1117
1118 =head2 Interface Strategy
1119
1120 When designing an interface between Perl and a C library a straight
1121 translation from C to XS is often sufficient.  The interface will often be
1122 very C-like and occasionally nonintuitive, especially when the C function
1123 modifies one of its parameters.  In cases where the programmer wishes to
1124 create a more Perl-like interface the following strategy may help to
1125 identify the more critical parts of the interface.
1126
1127 Identify the C functions which modify their parameters.  The XSUBs for
1128 these functions may be able to return lists to Perl, or may be
1129 candidates to return undef or an empty list in case of failure.
1130
1131 Identify which values are used by only the C and XSUB functions
1132 themselves.  If Perl does not need to access the contents of the value
1133 then it may not be necessary to provide a translation for that value
1134 from C to Perl.
1135
1136 Identify the pointers in the C function parameter lists and return
1137 values.  Some pointers can be handled in XS with the & unary operator on
1138 the variable name while others will require the use of the * operator on
1139 the type name.  In general it is easier to work with the & operator.
1140
1141 Identify the structures used by the C functions.  In many
1142 cases it may be helpful to use the T_PTROBJ typemap for
1143 these structures so they can be manipulated by Perl as
1144 blessed objects.
1145
1146 =head2 Perl Objects And C Structures
1147
1148 When dealing with C structures one should select either
1149 B<T_PTROBJ> or B<T_PTRREF> for the XS type.  Both types are
1150 designed to handle pointers to complex objects.  The
1151 T_PTRREF type will allow the Perl object to be unblessed
1152 while the T_PTROBJ type requires that the object be blessed.
1153 By using T_PTROBJ one can achieve a form of type-checking
1154 because the XSUB will attempt to verify that the Perl object
1155 is of the expected type.
1156
1157 The following XS code shows the getnetconfigent() function which is used
1158 with ONC+ TIRPC.  The getnetconfigent() function will return a pointer to a
1159 C structure and has the C prototype shown below.  The example will
1160 demonstrate how the C pointer will become a Perl reference.  Perl will
1161 consider this reference to be a pointer to a blessed object and will
1162 attempt to call a destructor for the object.  A destructor will be
1163 provided in the XS source to free the memory used by getnetconfigent().
1164 Destructors in XS can be created by specifying an XSUB function whose name
1165 ends with the word B<DESTROY>.  XS destructors can be used to free memory
1166 which may have been malloc'd by another XSUB.
1167
1168      struct netconfig *getnetconfigent(const char *netid);
1169
1170 A C<typedef> will be created for C<struct netconfig>.  The Perl
1171 object will be blessed in a class matching the name of the C
1172 type, with the tag C<Ptr> appended, and the name should not
1173 have embedded spaces if it will be a Perl package name.  The
1174 destructor will be placed in a class corresponding to the
1175 class of the object and the PREFIX keyword will be used to
1176 trim the name to the word DESTROY as Perl will expect.
1177
1178      typedef struct netconfig Netconfig;
1179
1180      MODULE = RPC  PACKAGE = RPC
1181
1182      Netconfig *
1183      getnetconfigent(netid)
1184           char *netid
1185
1186      MODULE = RPC  PACKAGE = NetconfigPtr  PREFIX = rpcb_
1187
1188      void
1189      rpcb_DESTROY(netconf)
1190           Netconfig *netconf
1191           CODE:
1192           printf("Now in NetconfigPtr::DESTROY\n");
1193           free( netconf );
1194
1195 This example requires the following typemap entry.  Consult the typemap
1196 section for more information about adding new typemaps for an extension.
1197
1198      TYPEMAP
1199      Netconfig *  T_PTROBJ
1200
1201 This example will be used with the following Perl statements.
1202
1203      use RPC;
1204      $netconf = getnetconfigent("udp");
1205
1206 When Perl destroys the object referenced by $netconf it will send the
1207 object to the supplied XSUB DESTROY function.  Perl cannot determine, and
1208 does not care, that this object is a C struct and not a Perl object.  In
1209 this sense, there is no difference between the object created by the
1210 getnetconfigent() XSUB and an object created by a normal Perl subroutine.
1211
1212 =head2 The Typemap
1213
1214 The typemap is a collection of code fragments which are used by the B<xsubpp>
1215 compiler to map C function parameters and values to Perl values.  The
1216 typemap file may consist of three sections labeled C<TYPEMAP>, C<INPUT>, and
1217 C<OUTPUT>.  Any unlabelled initial section is assumed to be a C<TYPEMAP>
1218 section if a name is not explicitly specified.  The INPUT section tells
1219 the compiler how to translate Perl values
1220 into variables of certain C types.  The OUTPUT section tells the compiler
1221 how to translate the values from certain C types into values Perl can
1222 understand.  The TYPEMAP section tells the compiler which of the INPUT and
1223 OUTPUT code fragments should be used to map a given C type to a Perl value.
1224 The section labels C<TYPEMAP>, C<INPUT>, or C<OUTPUT> must begin
1225 in the first column on a line by themselves, and must be in uppercase.
1226
1227 The default typemap in the C<ext> directory of the Perl source contains many
1228 useful types which can be used by Perl extensions.  Some extensions define
1229 additional typemaps which they keep in their own directory.  These
1230 additional typemaps may reference INPUT and OUTPUT maps in the main
1231 typemap.  The B<xsubpp> compiler will allow the extension's own typemap to
1232 override any mappings which are in the default typemap.
1233
1234 Most extensions which require a custom typemap will need only the TYPEMAP
1235 section of the typemap file.  The custom typemap used in the
1236 getnetconfigent() example shown earlier demonstrates what may be the typical
1237 use of extension typemaps.  That typemap is used to equate a C structure
1238 with the T_PTROBJ typemap.  The typemap used by getnetconfigent() is shown
1239 here.  Note that the C type is separated from the XS type with a tab and
1240 that the C unary operator C<*> is considered to be a part of the C type name.
1241
1242      TYPEMAP
1243      Netconfig *<tab>T_PTROBJ
1244
1245 Here's a more complicated example: suppose that you wanted C<struct
1246 netconfig> to be blessed into the class C<Net::Config>.  One way to do
1247 this is to use underscores (_) to separate package names, as follows:
1248
1249         typedef struct netconfig * Net_Config;
1250
1251 And then provide a typemap entry C<T_PTROBJ_SPECIAL> that maps underscores to
1252 double-colons (::), and declare C<Net_Config> to be of that type:
1253
1254
1255         TYPEMAP
1256         Net_Config      T_PTROBJ_SPECIAL
1257
1258         INPUT
1259         T_PTROBJ_SPECIAL
1260                 if (sv_derived_from($arg, \"${(my $ntt=$ntype)=~s/_/::/g;\$ntt}\")) {
1261                         IV tmp = SvIV((SV*)SvRV($arg));
1262                 $var = ($type) tmp;
1263                 }
1264                 else
1265                         croak(\"$var is not of type ${(my $ntt=$ntype)=~s/_/::/g;\$ntt}\")
1266
1267         OUTPUT
1268         T_PTROBJ_SPECIAL
1269                 sv_setref_pv($arg, \"${(my $ntt=$ntype)=~s/_/::/g;\$ntt}\",
1270                 (void*)$var);
1271
1272 The INPUT and OUTPUT sections substitute underscores for double-colons
1273 on the fly, giving the desired effect.  This example demonstrates some
1274 of the power and versatility of the typemap facility.
1275
1276 =head1 EXAMPLES
1277
1278 File C<RPC.xs>: Interface to some ONC+ RPC bind library functions.
1279
1280      #include "EXTERN.h"
1281      #include "perl.h"
1282      #include "XSUB.h"
1283
1284      #include <rpc/rpc.h>
1285
1286      typedef struct netconfig Netconfig;
1287
1288      MODULE = RPC  PACKAGE = RPC
1289
1290      SV *
1291      rpcb_gettime(host="localhost")
1292           char *host
1293           PREINIT:
1294           time_t  timep;
1295           CODE:
1296           ST(0) = sv_newmortal();
1297           if( rpcb_gettime( host, &timep ) )
1298                sv_setnv( ST(0), (double)timep );
1299
1300      Netconfig *
1301      getnetconfigent(netid="udp")
1302           char *netid
1303
1304      MODULE = RPC  PACKAGE = NetconfigPtr  PREFIX = rpcb_
1305
1306      void
1307      rpcb_DESTROY(netconf)
1308           Netconfig *netconf
1309           CODE:
1310           printf("NetconfigPtr::DESTROY\n");
1311           free( netconf );
1312
1313 File C<typemap>: Custom typemap for RPC.xs.
1314
1315      TYPEMAP
1316      Netconfig *  T_PTROBJ
1317
1318 File C<RPC.pm>: Perl module for the RPC extension.
1319
1320      package RPC;
1321
1322      require Exporter;
1323      require DynaLoader;
1324      @ISA = qw(Exporter DynaLoader);
1325      @EXPORT = qw(rpcb_gettime getnetconfigent);
1326
1327      bootstrap RPC;
1328      1;
1329
1330 File C<rpctest.pl>: Perl test program for the RPC extension.
1331
1332      use RPC;
1333
1334      $netconf = getnetconfigent();
1335      $a = rpcb_gettime();
1336      print "time = $a\n";
1337      print "netconf = $netconf\n";
1338
1339      $netconf = getnetconfigent("tcp");
1340      $a = rpcb_gettime("poplar");
1341      print "time = $a\n";
1342      print "netconf = $netconf\n";
1343
1344
1345 =head1 XS VERSION
1346
1347 This document covers features supported by C<xsubpp> 1.935.
1348
1349 =head1 AUTHOR
1350
1351 Dean Roehrich <F<roehrich@cray.com>>
1352 Jul 8, 1996