本連載では第一線のPerlハッカーが回替わりで執筆していきます。今回のハッカーは上川慶さんで，テーマは「Cを用いたPerl拡張入門」です。

本稿のサンプルコードは，本誌「WEB+DB PRESS Vol.108」のサポートサイトから入手できます。

Cを用いたPerl拡張入門

筆者たちPerl Mongerは先人たちが築き上げてきたモジュールを使いながらPerl製のプログラムを作成します。しかしながら，すべてのモジュールがPerlだけで作成されているわけではありません。中にはCの力を借りてPerlの拡張を行っているものもあります。

Cを用いてPerlを拡張する理由

ではなぜ，Cを用いてPerlを拡張する必要があるのでしょうか。それには次の点が挙げられるでしょう。

ホットスポットの改善

ホットスポットとは，処理の中でとても時間がかかっている部分を指します。みなさんが今までにPerlで記述した処理の中には，Perlゆえにパフォーマンスが落ちた処理があるはずです。そのような箇所をCで書きなおすことで，パフォーマンスを改善できます。

Perlゆえにパフォーマンスが落ちる処理について，詳しくは後述します。

ライブラリとのCバインディング

たとえばある画像をPerlから簡単かつ高速に処理したい場合，ImageMagickとCバインディング（注1）を行うことで，ImageMagickの機能をPerlのコードとして表現できます。このCバインディングは，Image::Magickというモジュールですでに実現されています。

注1）

プログラミング言語からCやC++で記述されたライブラリが提供するAPIを呼び出せるようにすることを指します。

Cを用いてPerlを拡張する方法

Cを用いてPerlを拡張する方法は2つあります。一つは，PerlのAPIをCのマクロでラップしたXSという言語（注2）を用いる方法です。もう一つは，Inline::Cモジュールを用いてPerlコード内に直接Cの関数を記述する方法です。

XSはCで作成した関数をPerlから呼び出すインタフェースとしての役割を持ちます。主にXSモジュールを作成するために用いられ，.xsファイルへ記述します。記述したCの関数をPerlで呼び出すために，XSLoaderというモジュールを.pmファイル内で利用してCの関数をロードします。

Inline::CはPerlでCを記述するために利用されるモジュールです。そのためXSとは対照的にモジュール化を必要とせず，CのコードをPerlのソースコード上に記述できます。Inline::Cは主に実行するスクリプトやアプリケーションに記述して使用します。

本稿ではXSモジュールを作成するための準備として，PerlとCが連携できるようなコードの書き方を学んでいきます。コードの書き方を集中して学ぶために，XSモジュールの作成はせずに，簡単に編集や実行結果の確認が行えるよう，Inline::CをPerlのスクリプト上で用います。また，本稿の最後に次のステップとして，XSモジュールを作成するために参考になるモジュールやドキュメントを紹介します。

注2）

言語と聞くとまったくの独自言語を想像するかもしれませんが，実際はPerl APIが使えるC言語です。

Perlの内部で扱われる型の世界

Cで拡張するために避けて通れないのが型の世界です。なぜなら，CはPerlと違って型を厳密に扱う言語だからです。また，PerlはCで開発されているため，Perl上で表現される値すべてに内部では型が定義されています。

たとえばPerl上でよく表現されるデータタイプとしてスカラがあります。スカラは次のように表現されるものです。

my $i = 10;
my $s = "Hello, World";

Perlの内部でスカラは，1つの値を格納するSV（Scalar Value）型として定義されています。

必要最小限の基本型を理解する

Cを用いてPerlを拡張するために最小限に理解しておいたほうがよい型が，先ほどのSVです。Perlの内部で定義されている型は，すべてSVと関係を持ちます。たとえば配列を表すAV（Array Value）や連想配列を表すHV（Hash Value）は，SVから派生した（is-a関係を持つ）型です。そのため，AV，HVからSVに変換できます。

また，SVは内部にプリミティブな型も保持（has-a関係を持つ）しています。そのプリミティブな型を紹介していきます。

IV─⁠─符号付き整数の型

IV（Integer Value）は，整数を表す型です。Cのint型へキャストできます。

my $iv = 10;
my $iv2 = -10;

UV─⁠─符号なし整数の型

UV（Unsigned Integer Value）は，符号なしの整数を表す型です。Cのunsigned int型へキャストできます。

my $uv = 1;

NV─⁠─倍精度の型

NV（Numeric Value）は，倍精度を表す型です。Cのdouble型へキャストできます。

my $nv = 3.333;

PV─⁠─文字列の型

PV（Pointer Value）は，文字列を表す型です。Cのchar*型へキャストできます。

my $pv = "Hello, World";

SVとプリミティブな値

SVからプリミティブな値を取得するには，次のAPIを用います。

/* SV* sv = ...; */
IV iv = SvIV(sv);
UV uv = SvUV(sv);
NV nv = SvNV(sv);
PV pv = SvPV_nolen(sv);

プリミティブな値を表すSVを作成したい場合は，次のAPIを用いて変換します。

SV* sviv = newSViv(12);
SV* svuv = newSVuv(3);
SV* svnv = newSVnv(3.14);
SV* svpv = newSVpv("hello", 0);

これらの操作を覚えておくことで，SVからCのintやchar*の作成も容易になります。

＜続きの（2）はこちら。＞

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