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Text File  |  2006-04-25  |  21KB  |  577 lines

  1. =head1 NAME
  2.  
  3. perlobj - Perl objects
  4.  
  5. =head1 DESCRIPTION
  6.  
  7. First you need to understand what references are in Perl.
  8. See L<perlref> for that.  Second, if you still find the following
  9. reference work too complicated, a tutorial on object-oriented programming
  10. in Perl can be found in L<perltoot> and L<perltooc>.
  11.  
  12. If you're still with us, then
  13. here are three very simple definitions that you should find reassuring.
  14.  
  15. =over 4
  16.  
  17. =item 1.
  18.  
  19. An object is simply a reference that happens to know which class it
  20. belongs to.
  21.  
  22. =item 2.
  23.  
  24. A class is simply a package that happens to provide methods to deal
  25. with object references.
  26.  
  27. =item 3.
  28.  
  29. A method is simply a subroutine that expects an object reference (or
  30. a package name, for class methods) as the first argument.
  31.  
  32. =back
  33.  
  34. We'll cover these points now in more depth.
  35.  
  36. =head2 An Object is Simply a Reference
  37.  
  38. Unlike say C++, Perl doesn't provide any special syntax for
  39. constructors.  A constructor is merely a subroutine that returns a
  40. reference to something "blessed" into a class, generally the
  41. class that the subroutine is defined in.  Here is a typical
  42. constructor:
  43.  
  44.     package Critter;
  45.     sub new { bless {} }
  46.  
  47. That word C<new> isn't special.  You could have written
  48. a construct this way, too:
  49.  
  50.     package Critter;
  51.     sub spawn { bless {} }
  52.  
  53. This might even be preferable, because the C++ programmers won't
  54. be tricked into thinking that C<new> works in Perl as it does in C++.
  55. It doesn't.  We recommend that you name your constructors whatever
  56. makes sense in the context of the problem you're solving.  For example,
  57. constructors in the Tk extension to Perl are named after the widgets
  58. they create.
  59.  
  60. One thing that's different about Perl constructors compared with those in
  61. C++ is that in Perl, they have to allocate their own memory.  (The other
  62. things is that they don't automatically call overridden base-class
  63. constructors.)  The C<{}> allocates an anonymous hash containing no
  64. key/value pairs, and returns it  The bless() takes that reference and
  65. tells the object it references that it's now a Critter, and returns
  66. the reference.  This is for convenience, because the referenced object
  67. itself knows that it has been blessed, and the reference to it could
  68. have been returned directly, like this:
  69.  
  70.     sub new {
  71.     my $self = {};
  72.     bless $self;
  73.     return $self;
  74.     }
  75.  
  76. You often see such a thing in more complicated constructors
  77. that wish to call methods in the class as part of the construction:
  78.  
  79.     sub new {
  80.     my $self = {};
  81.     bless $self;
  82.     $self->initialize();
  83.     return $self;
  84.     }
  85.  
  86. If you care about inheritance (and you should; see
  87. L<perlmodlib/"Modules: Creation, Use, and Abuse">),
  88. then you want to use the two-arg form of bless
  89. so that your constructors may be inherited:
  90.  
  91.     sub new {
  92.     my $class = shift;
  93.     my $self = {};
  94.     bless $self, $class;
  95.     $self->initialize();
  96.     return $self;
  97.     }
  98.  
  99. Or if you expect people to call not just C<< CLASS->new() >> but also
  100. C<< $obj->new() >>, then use something like the following.  (Note that using
  101. this to call new() on an instance does not automatically perform any
  102. copying.  If you want a shallow or deep copy of an object, you'll have to
  103. specifically allow for that.)  The initialize() method used will be of
  104. whatever $class we blessed the object into:
  105.  
  106.     sub new {
  107.     my $this = shift;
  108.     my $class = ref($this) || $this;
  109.     my $self = {};
  110.     bless $self, $class;
  111.     $self->initialize();
  112.     return $self;
  113.     }
  114.  
  115. Within the class package, the methods will typically deal with the
  116. reference as an ordinary reference.  Outside the class package,
  117. the reference is generally treated as an opaque value that may
  118. be accessed only through the class's methods.
  119.  
  120. Although a constructor can in theory re-bless a referenced object
  121. currently belonging to another class, this is almost certainly going
  122. to get you into trouble.  The new class is responsible for all
  123. cleanup later.  The previous blessing is forgotten, as an object
  124. may belong to only one class at a time.  (Although of course it's
  125. free to inherit methods from many classes.)  If you find yourself
  126. having to do this, the parent class is probably misbehaving, though.
  127.  
  128. A clarification:  Perl objects are blessed.  References are not.  Objects
  129. know which package they belong to.  References do not.  The bless()
  130. function uses the reference to find the object.  Consider
  131. the following example:
  132.  
  133.     $a = {};
  134.     $b = $a;
  135.     bless $a, BLAH;
  136.     print "\$b is a ", ref($b), "\n";
  137.  
  138. This reports $b as being a BLAH, so obviously bless()
  139. operated on the object and not on the reference.
  140.  
  141. =head2 A Class is Simply a Package
  142.  
  143. Unlike say C++, Perl doesn't provide any special syntax for class
  144. definitions.  You use a package as a class by putting method
  145. definitions into the class.
  146.  
  147. There is a special array within each package called @ISA, which says
  148. where else to look for a method if you can't find it in the current
  149. package.  This is how Perl implements inheritance.  Each element of the
  150. @ISA array is just the name of another package that happens to be a
  151. class package.  The classes are searched (depth first) for missing
  152. methods in the order that they occur in @ISA.  The classes accessible
  153. through @ISA are known as base classes of the current class.
  154.  
  155. All classes implicitly inherit from class C<UNIVERSAL> as their
  156. last base class.  Several commonly used methods are automatically
  157. supplied in the UNIVERSAL class; see L<"Default UNIVERSAL methods"> for
  158. more details.
  159.  
  160. If a missing method is found in a base class, it is cached
  161. in the current class for efficiency.  Changing @ISA or defining new
  162. subroutines invalidates the cache and causes Perl to do the lookup again.
  163.  
  164. If neither the current class, its named base classes, nor the UNIVERSAL
  165. class contains the requested method, these three places are searched
  166. all over again, this time looking for a method named AUTOLOAD().  If an
  167. AUTOLOAD is found, this method is called on behalf of the missing method,
  168. setting the package global $AUTOLOAD to be the fully qualified name of
  169. the method that was intended to be called.
  170.  
  171. If none of that works, Perl finally gives up and complains.
  172.  
  173. If you want to stop the AUTOLOAD inheritance say simply
  174.  
  175.     sub AUTOLOAD;
  176.  
  177. and the call will die using the name of the sub being called.
  178.  
  179. Perl classes do method inheritance only.  Data inheritance is left up
  180. to the class itself.  By and large, this is not a problem in Perl,
  181. because most classes model the attributes of their object using an
  182. anonymous hash, which serves as its own little namespace to be carved up
  183. by the various classes that might want to do something with the object.
  184. The only problem with this is that you can't sure that you aren't using
  185. a piece of the hash that isn't already used.  A reasonable workaround
  186. is to prepend your fieldname in the hash with the package name.
  187.  
  188.     sub bump {
  189.     my $self = shift;
  190.     $self->{ __PACKAGE__ . ".count"}++;
  191.     } 
  192.  
  193. =head2 A Method is Simply a Subroutine
  194.  
  195. Unlike say C++, Perl doesn't provide any special syntax for method
  196. definition.  (It does provide a little syntax for method invocation
  197. though.  More on that later.)  A method expects its first argument
  198. to be the object (reference) or package (string) it is being invoked
  199. on.  There are two ways of calling methods, which we'll call class
  200. methods and instance methods.  
  201.  
  202. A class method expects a class name as the first argument.  It
  203. provides functionality for the class as a whole, not for any
  204. individual object belonging to the class.  Constructors are often
  205. class methods, but see L<perltoot> and L<perltooc> for alternatives.
  206. Many class methods simply ignore their first argument, because they
  207. already know what package they're in and don't care what package
  208. they were invoked via.  (These aren't necessarily the same, because
  209. class methods follow the inheritance tree just like ordinary instance
  210. methods.)  Another typical use for class methods is to look up an
  211. object by name:
  212.  
  213.     sub find {
  214.     my ($class, $name) = @_;
  215.     $objtable{$name};
  216.     }
  217.  
  218. An instance method expects an object reference as its first argument.
  219. Typically it shifts the first argument into a "self" or "this" variable,
  220. and then uses that as an ordinary reference.
  221.  
  222.     sub display {
  223.     my $self = shift;
  224.     my @keys = @_ ? @_ : sort keys %$self;
  225.     foreach $key (@keys) {
  226.         print "\t$key => $self->{$key}\n";
  227.     }
  228.     }
  229.  
  230. =head2 Method Invocation
  231.  
  232. For various historical and other reasons, Perl offers two equivalent
  233. ways to write a method call.  The simpler and more common way is to use
  234. the arrow notation:
  235.  
  236.     my $fred = Critter->find("Fred");
  237.     $fred->display("Height", "Weight");
  238.  
  239. You should already be familiar with the use of the C<< -> >> operator with
  240. references.  In fact, since C<$fred> above is a reference to an object,
  241. you could think of the method call as just another form of
  242. dereferencing.
  243.  
  244. Whatever is on the left side of the arrow, whether a reference or a
  245. class name, is passed to the method subroutine as its first argument.
  246. So the above code is mostly equivalent to:
  247.  
  248.     my $fred = Critter::find("Critter", "Fred");
  249.     Critter::display($fred, "Height", "Weight");
  250.  
  251. How does Perl know which package the subroutine is in?  By looking at
  252. the left side of the arrow, which must be either a package name or a
  253. reference to an object, i.e. something that has been blessed to a
  254. package.  Either way, that's the package where Perl starts looking.  If
  255. that package has no subroutine with that name, Perl starts looking for
  256. it in any base classes of that package, and so on.
  257.  
  258. If you need to, you I<can> force Perl to start looking in some other package:
  259.  
  260.     my $barney = MyCritter->Critter::find("Barney");
  261.     $barney->Critter::display("Height", "Weight");
  262.  
  263. Here C<MyCritter> is presumably a subclass of C<Critter> that defines
  264. its own versions of find() and display().  We haven't specified what
  265. those methods do, but that doesn't matter above since we've forced Perl
  266. to start looking for the subroutines in C<Critter>.
  267.  
  268. As a special case of the above, you may use the C<SUPER> pseudo-class to
  269. tell Perl to start looking for the method in the packages named in the
  270. current class's C<@ISA> list.  
  271.  
  272.     package MyCritter;
  273.     use base 'Critter';    # sets @MyCritter::ISA = ('Critter');
  274.  
  275.     sub display { 
  276.         my ($self, @args) = @_;
  277.         $self->SUPER::display("Name", @args);
  278.     }
  279.  
  280. It is important to note that C<SUPER> refers to the superclass(es) of the
  281. I<current package> and not to the superclass(es) of the object. Also, the
  282. C<SUPER> pseudo-class can only currently be used as a modifier to a method
  283. name, but not in any of the other ways that class names are normally used,
  284. eg:
  285.  
  286.     something->SUPER::method(...);    # OK
  287.     SUPER::method(...);            # WRONG
  288.     SUPER->method(...);            # WRONG
  289.  
  290. Instead of a class name or an object reference, you can also use any
  291. expression that returns either of those on the left side of the arrow.
  292. So the following statement is valid:
  293.  
  294.     Critter->find("Fred")->display("Height", "Weight");
  295.  
  296. and so is the following:
  297.  
  298.     my $fred = (reverse "rettirC")->find(reverse "derF");
  299.  
  300. =head2 Indirect Object Syntax
  301.  
  302. The other way to invoke a method is by using the so-called "indirect
  303. object" notation.  This syntax was available in Perl 4 long before
  304. objects were introduced, and is still used with filehandles like this:
  305.  
  306.    print STDERR "help!!!\n";
  307.  
  308. The same syntax can be used to call either object or class methods.
  309.  
  310.    my $fred = find Critter "Fred";
  311.    display $fred "Height", "Weight";
  312.  
  313. Notice that there is no comma between the object or class name and the
  314. parameters.  This is how Perl can tell you want an indirect method call
  315. instead of an ordinary subroutine call.
  316.  
  317. But what if there are no arguments?  In that case, Perl must guess what
  318. you want.  Even worse, it must make that guess I<at compile time>.
  319. Usually Perl gets it right, but when it doesn't you get a function
  320. call compiled as a method, or vice versa.  This can introduce subtle bugs
  321. that are hard to detect.
  322.  
  323. For example, a call to a method C<new> in indirect notation -- as C++
  324. programmers are wont to make -- can be miscompiled into a subroutine
  325. call if there's already a C<new> function in scope.  You'd end up
  326. calling the current package's C<new> as a subroutine, rather than the
  327. desired class's method.  The compiler tries to cheat by remembering
  328. bareword C<require>s, but the grief when it messes up just isn't worth the
  329. years of debugging it will take you to track down such subtle bugs.
  330.  
  331. There is another problem with this syntax: the indirect object is
  332. limited to a name, a scalar variable, or a block, because it would have
  333. to do too much lookahead otherwise, just like any other postfix
  334. dereference in the language.  (These are the same quirky rules as are
  335. used for the filehandle slot in functions like C<print> and C<printf>.)
  336. This can lead to horribly confusing precedence problems, as in these
  337. next two lines:
  338.  
  339.     move $obj->{FIELD};                 # probably wrong!
  340.     move $ary[$i];                      # probably wrong!
  341.  
  342. Those actually parse as the very surprising:
  343.  
  344.     $obj->move->{FIELD};                # Well, lookee here
  345.     $ary->move([$i]);                   # Didn't expect this one, eh?
  346.  
  347. Rather than what you might have expected:
  348.  
  349.     $obj->{FIELD}->move();              # You should be so lucky.
  350.     $ary[$i]->move;                     # Yeah, sure.
  351.  
  352. To get the correct behavior with indirect object syntax, you would have
  353. to use a block around the indirect object:
  354.  
  355.     move {$obj->{FIELD}};
  356.     move {$ary[$i]};
  357.  
  358. Even then, you still have the same potential problem if there happens to
  359. be a function named C<move> in the current package.  B<The C<< -> >>
  360. notation suffers from neither of these disturbing ambiguities, so we
  361. recommend you use it exclusively.>  However, you may still end up having
  362. to read code using the indirect object notation, so it's important to be
  363. familiar with it.
  364.  
  365. =head2 Default UNIVERSAL methods
  366.  
  367. The C<UNIVERSAL> package automatically contains the following methods that
  368. are inherited by all other classes:
  369.  
  370. =over 4
  371.  
  372. =item isa(CLASS)
  373.  
  374. C<isa> returns I<true> if its object is blessed into a subclass of C<CLASS>
  375.  
  376. You can also call C<UNIVERSAL::isa> as a subroutine with two arguments.
  377. The first does not need to be an object or even a reference.  This
  378. allows you to check what a reference points to, or whether
  379. something is a reference of a given type. Example
  380.  
  381.     if(UNIVERSAL::isa($ref, 'ARRAY')) {
  382.         #...
  383.     }
  384.  
  385. To determine if a reference is a blessed object, you can write
  386.  
  387.     print "It's an object\n" if UNIVERSAL::isa($val, 'UNIVERSAL');
  388.  
  389. =item can(METHOD)
  390.  
  391. C<can> checks to see if its object has a method called C<METHOD>,
  392. if it does then a reference to the sub is returned, if it does not then
  393. I<undef> is returned.
  394.  
  395. C<UNIVERSAL::can> can also be called as a subroutine with two arguments.
  396. It'll always return I<undef> if its first argument isn't an object or a
  397. class name.    So here's another way to check if a reference is a
  398. blessed object
  399.  
  400.     print "It's still an object\n" if UNIVERSAL::can($val, 'can');
  401.  
  402. You can also use the C<blessed> function of Scalar::Util:
  403.  
  404.     use Scalar::Util 'blessed';
  405.  
  406.     my $blessing = blessed $suspected_object;
  407.  
  408. C<blessed> returns the name of the package the argument has been
  409. blessed into, or C<undef>.
  410.  
  411. =item VERSION( [NEED] )
  412.  
  413. C<VERSION> returns the version number of the class (package).  If the
  414. NEED argument is given then it will check that the current version (as
  415. defined by the $VERSION variable in the given package) not less than
  416. NEED; it will die if this is not the case.  This method is normally
  417. called as a class method.  This method is called automatically by the
  418. C<VERSION> form of C<use>.
  419.  
  420.     use A 1.2 qw(some imported subs);
  421.     # implies:
  422.     A->VERSION(1.2);
  423.  
  424. =back
  425.  
  426. B<NOTE:> C<can> directly uses Perl's internal code for method lookup, and
  427. C<isa> uses a very similar method and cache-ing strategy. This may cause
  428. strange effects if the Perl code dynamically changes @ISA in any package.
  429.  
  430. You may add other methods to the UNIVERSAL class via Perl or XS code.
  431. You do not need to C<use UNIVERSAL> to make these methods
  432. available to your program (and you should not do so).
  433.  
  434. =head2 Destructors
  435.  
  436. When the last reference to an object goes away, the object is
  437. automatically destroyed.  (This may even be after you exit, if you've
  438. stored references in global variables.)  If you want to capture control
  439. just before the object is freed, you may define a DESTROY method in
  440. your class.  It will automatically be called at the appropriate moment,
  441. and you can do any extra cleanup you need to do.  Perl passes a reference
  442. to the object under destruction as the first (and only) argument.  Beware
  443. that the reference is a read-only value, and cannot be modified by
  444. manipulating C<$_[0]> within the destructor.  The object itself (i.e.
  445. the thingy the reference points to, namely C<${$_[0]}>, C<@{$_[0]}>, 
  446. C<%{$_[0]}> etc.) is not similarly constrained.
  447.  
  448. If you arrange to re-bless the reference before the destructor returns,
  449. perl will again call the DESTROY method for the re-blessed object after
  450. the current one returns.  This can be used for clean delegation of
  451. object destruction, or for ensuring that destructors in the base classes
  452. of your choosing get called.  Explicitly calling DESTROY is also possible,
  453. but is usually never needed.
  454.  
  455. Do not confuse the previous discussion with how objects I<CONTAINED> in the current
  456. one are destroyed.  Such objects will be freed and destroyed automatically
  457. when the current object is freed, provided no other references to them exist
  458. elsewhere.
  459.  
  460. =head2 Summary
  461.  
  462. That's about all there is to it.  Now you need just to go off and buy a
  463. book about object-oriented design methodology, and bang your forehead
  464. with it for the next six months or so.
  465.  
  466. =head2 Two-Phased Garbage Collection
  467.  
  468. For most purposes, Perl uses a fast and simple, reference-based
  469. garbage collection system.  That means there's an extra
  470. dereference going on at some level, so if you haven't built
  471. your Perl executable using your C compiler's C<-O> flag, performance
  472. will suffer.  If you I<have> built Perl with C<cc -O>, then this
  473. probably won't matter.
  474.  
  475. A more serious concern is that unreachable memory with a non-zero
  476. reference count will not normally get freed.  Therefore, this is a bad
  477. idea:
  478.  
  479.     {
  480.     my $a;
  481.     $a = \$a;
  482.     }
  483.  
  484. Even thought $a I<should> go away, it can't.  When building recursive data
  485. structures, you'll have to break the self-reference yourself explicitly
  486. if you don't care to leak.  For example, here's a self-referential
  487. node such as one might use in a sophisticated tree structure:
  488.  
  489.     sub new_node {
  490.     my $class = shift;
  491.     my $node  = {};
  492.     $node->{LEFT} = $node->{RIGHT} = $node;
  493.     $node->{DATA} = [ @_ ];
  494.     return bless $node => $class;
  495.     }
  496.  
  497. If you create nodes like that, they (currently) won't go away unless you
  498. break their self reference yourself.  (In other words, this is not to be
  499. construed as a feature, and you shouldn't depend on it.)
  500.  
  501. Almost.
  502.  
  503. When an interpreter thread finally shuts down (usually when your program
  504. exits), then a rather costly but complete mark-and-sweep style of garbage
  505. collection is performed, and everything allocated by that thread gets
  506. destroyed.  This is essential to support Perl as an embedded or a
  507. multithreadable language.  For example, this program demonstrates Perl's
  508. two-phased garbage collection:
  509.  
  510.     #!/usr/bin/perl
  511.     package Subtle;
  512.  
  513.     sub new {
  514.     my $test;
  515.     $test = \$test;
  516.     warn "CREATING " . \$test;
  517.     return bless \$test;
  518.     }
  519.  
  520.     sub DESTROY {
  521.     my $self = shift;
  522.     warn "DESTROYING $self";
  523.     }
  524.  
  525.     package main;
  526.  
  527.     warn "starting program";
  528.     {
  529.     my $a = Subtle->new;
  530.     my $b = Subtle->new;
  531.     $$a = 0;  # break selfref
  532.     warn "leaving block";
  533.     }
  534.  
  535.     warn "just exited block";
  536.     warn "time to die...";
  537.     exit;
  538.  
  539. When run as F</foo/test>, the following output is produced:
  540.  
  541.     starting program at /foo/test line 18.
  542.     CREATING SCALAR(0x8e5b8) at /foo/test line 7.
  543.     CREATING SCALAR(0x8e57c) at /foo/test line 7.
  544.     leaving block at /foo/test line 23.
  545.     DESTROYING Subtle=SCALAR(0x8e5b8) at /foo/test line 13.
  546.     just exited block at /foo/test line 26.
  547.     time to die... at /foo/test line 27.
  548.     DESTROYING Subtle=SCALAR(0x8e57c) during global destruction.
  549.  
  550. Notice that "global destruction" bit there?  That's the thread
  551. garbage collector reaching the unreachable.
  552.  
  553. Objects are always destructed, even when regular refs aren't.  Objects
  554. are destructed in a separate pass before ordinary refs just to 
  555. prevent object destructors from using refs that have been themselves
  556. destructed.  Plain refs are only garbage-collected if the destruct level
  557. is greater than 0.  You can test the higher levels of global destruction
  558. by setting the PERL_DESTRUCT_LEVEL environment variable, presuming
  559. C<-DDEBUGGING> was enabled during perl build time.
  560. See L<perlhack/PERL_DESTRUCT_LEVEL> for more information.
  561.  
  562. A more complete garbage collection strategy will be implemented
  563. at a future date.
  564.  
  565. In the meantime, the best solution is to create a non-recursive container
  566. class that holds a pointer to the self-referential data structure.
  567. Define a DESTROY method for the containing object's class that manually
  568. breaks the circularities in the self-referential structure.
  569.  
  570. =head1 SEE ALSO
  571.  
  572. A kinder, gentler tutorial on object-oriented programming in Perl can
  573. be found in L<perltoot>, L<perlboot> and L<perltooc>.  You should
  574. also check out L<perlbot> for other object tricks, traps, and tips, as
  575. well as L<perlmodlib> for some style guides on constructing both
  576. modules and classes.
  577.