This is a live mirror of the Perl 5 development currently hosted at https://github.com/perl/perl5
YA resync with mainstem, including VMS patches from others
[perl5.git] / pod / perlobj.pod
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<perltootc>.
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 this.  The initialize()
101 method used will be of whatever $class we blessed the
102 object into:
103
104     sub new {
105         my $this = shift;
106         my $class = ref($this) || $this;
107         my $self = {};
108         bless $self, $class;
109         $self->initialize();
110         return $self;
111     }
112
113 Within the class package, the methods will typically deal with the
114 reference as an ordinary reference.  Outside the class package,
115 the reference is generally treated as an opaque value that may
116 be accessed only through the class's methods.
117
118 Although a constructor can in theory re-bless a referenced object
119 currently belonging to another class, this is almost certainly going
120 to get you into trouble.  The new class is responsible for all
121 cleanup later.  The previous blessing is forgotten, as an object
122 may belong to only one class at a time.  (Although of course it's
123 free to inherit methods from many classes.)  If you find yourself
124 having to do this, the parent class is probably misbehaving, though.
125
126 A clarification:  Perl objects are blessed.  References are not.  Objects
127 know which package they belong to.  References do not.  The bless()
128 function uses the reference to find the object.  Consider
129 the following example:
130
131     $a = {};
132     $b = $a;
133     bless $a, BLAH;
134     print "\$b is a ", ref($b), "\n";
135
136 This reports $b as being a BLAH, so obviously bless()
137 operated on the object and not on the reference.
138
139 =head2 A Class is Simply a Package
140
141 Unlike say C++, Perl doesn't provide any special syntax for class
142 definitions.  You use a package as a class by putting method
143 definitions into the class.
144
145 There is a special array within each package called @ISA, which says
146 where else to look for a method if you can't find it in the current
147 package.  This is how Perl implements inheritance.  Each element of the
148 @ISA array is just the name of another package that happens to be a
149 class package.  The classes are searched (depth first) for missing
150 methods in the order that they occur in @ISA.  The classes accessible
151 through @ISA are known as base classes of the current class.
152
153 All classes implicitly inherit from class C<UNIVERSAL> as their
154 last base class.  Several commonly used methods are automatically
155 supplied in the UNIVERSAL class; see L<"Default UNIVERSAL methods"> for
156 more details.
157
158 If a missing method is found in a base class, it is cached
159 in the current class for efficiency.  Changing @ISA or defining new
160 subroutines invalidates the cache and causes Perl to do the lookup again.
161
162 If neither the current class, its named base classes, nor the UNIVERSAL
163 class contains the requested method, these three places are searched
164 all over again, this time looking for a method named AUTOLOAD().  If an
165 AUTOLOAD is found, this method is called on behalf of the missing method,
166 setting the package global $AUTOLOAD to be the fully qualified name of
167 the method that was intended to be called.
168
169 If none of that works, Perl finally gives up and complains.
170
171 If you want to stop the AUTOLOAD inheritance say simply
172
173         sub AUTOLOAD;
174
175 and the call will die using the name of the sub being called.
176
177 Perl classes do method inheritance only.  Data inheritance is left up
178 to the class itself.  By and large, this is not a problem in Perl,
179 because most classes model the attributes of their object using an
180 anonymous hash, which serves as its own little namespace to be carved up
181 by the various classes that might want to do something with the object.
182 The only problem with this is that you can't sure that you aren't using
183 a piece of the hash that isn't already used.  A reasonable workaround
184 is to prepend your fieldname in the hash with the package name.
185
186     sub bump {
187         my $self = shift;
188         $self->{ __PACKAGE__ . ".count"}++;
189     } 
190
191 =head2 A Method is Simply a Subroutine
192
193 Unlike say C++, Perl doesn't provide any special syntax for method
194 definition.  (It does provide a little syntax for method invocation
195 though.  More on that later.)  A method expects its first argument
196 to be the object (reference) or package (string) it is being invoked
197 on.  There are two ways of calling methods, which we'll call class
198 methods and instance methods.  
199
200 A class method expects a class name as the first argument.  It
201 provides functionality for the class as a whole, not for any
202 individual object belonging to the class.  Constructors are often
203 class methods, but see L<perltoot> and L<perltootc> for alternatives.
204 Many class methods simply ignore their first argument, because they
205 already know what package they're in and don't care what package
206 they were invoked via.  (These aren't necessarily the same, because
207 class methods follow the inheritance tree just like ordinary instance
208 methods.)  Another typical use for class methods is to look up an
209 object by name:
210
211     sub find {
212         my ($class, $name) = @_;
213         $objtable{$name};
214     }
215
216 An instance method expects an object reference as its first argument.
217 Typically it shifts the first argument into a "self" or "this" variable,
218 and then uses that as an ordinary reference.
219
220     sub display {
221         my $self = shift;
222         my @keys = @_ ? @_ : sort keys %$self;
223         foreach $key (@keys) {
224             print "\t$key => $self->{$key}\n";
225         }
226     }
227
228 =head2 Method Invocation
229
230 There are two ways to invoke a method, one of which you're already
231 familiar with, and the other of which will look familiar.  Perl 4
232 already had an "indirect object" syntax that you use when you say
233
234     print STDERR "help!!!\n";
235
236 This same syntax can be used to call either class or instance methods.
237 We'll use the two methods defined above, the class method to lookup
238 an object reference and the instance method to print out its attributes.
239
240     $fred = find Critter "Fred";
241     display $fred 'Height', 'Weight';
242
243 These could be combined into one statement by using a BLOCK in the
244 indirect object slot:
245
246     display {find Critter "Fred"} 'Height', 'Weight';
247
248 For C++ fans, there's also a syntax using -> notation that does exactly
249 the same thing.  The parentheses are required if there are any arguments.
250
251     $fred = Critter->find("Fred");
252     $fred->display('Height', 'Weight');
253
254 or in one statement,
255
256     Critter->find("Fred")->display('Height', 'Weight');
257
258 There are times when one syntax is more readable, and times when the
259 other syntax is more readable.  The indirect object syntax is less
260 cluttered, but it has the same ambiguity as ordinary list operators.
261 Indirect object method calls are usually parsed using the same rule as list
262 operators: "If it looks like a function, it is a function".  (Presuming
263 for the moment that you think two words in a row can look like a
264 function name.  C++ programmers seem to think so with some regularity,
265 especially when the first word is "new".)  Thus, the parentheses of
266
267     new Critter ('Barney', 1.5, 70)
268
269 are assumed to surround ALL the arguments of the method call, regardless
270 of what comes after.  Saying
271
272     new Critter ('Bam' x 2), 1.4, 45
273
274 would be equivalent to
275
276     Critter->new('Bam' x 2), 1.4, 45
277
278 which is unlikely to do what you want.  Confusingly, however, this
279 rule applies only when the indirect object is a bareword package name,
280 not when it's a scalar, a BLOCK, or a C<Package::> qualified package name.
281 In those cases, the arguments are parsed in the same way as an
282 indirect object list operator like print, so
283
284     new Critter:: ('Bam' x 2), 1.4, 45
285
286 is the same as
287
288    Critter::->new(('Bam' x 2), 1.4, 45)
289
290 For more reasons why the indirect object syntax is ambiguous, see
291 L<"WARNING"> below.
292
293 There are times when you wish to specify which class's method to use.
294 Here you can call your method as an ordinary subroutine
295 call, being sure to pass the requisite first argument explicitly:
296
297     $fred =  MyCritter::find("Critter", "Fred");
298     MyCritter::display($fred, 'Height', 'Weight');
299
300 Unlike method calls, function calls don't consider inheritance.  If you wish
301 merely to specify that Perl should I<START> looking for a method in a
302 particular package, use an ordinary method call, but qualify the method
303 name with the package like this:
304
305     $fred = Critter->MyCritter::find("Fred");
306     $fred->MyCritter::display('Height', 'Weight');
307
308 If you're trying to control where the method search begins I<and> you're
309 executing in the class itself, then you may use the SUPER pseudo class,
310 which says to start looking in your base class's @ISA list without having
311 to name it explicitly:
312
313     $self->SUPER::display('Height', 'Weight');
314
315 Please note that the C<SUPER::> construct is meaningful I<only> within the
316 class.
317
318 Sometimes you want to call a method when you don't know the method name
319 ahead of time.  You can use the arrow form, replacing the method name
320 with a simple scalar variable containing the method name or a
321 reference to the function.
322
323     $method = $fast ? "findfirst" : "findbest";
324     $fred->$method(@args);          # call by name
325
326     if ($coderef = $fred->can($parent . "::findbest")) {
327         $self->$coderef(@args);     # call by coderef
328     }
329
330 =head2 WARNING
331
332 While indirect object syntax may well be appealing to English speakers and
333 to C++ programmers, be not seduced!  It suffers from two grave problems.
334
335 The first problem is that an indirect object is limited to a name,
336 a scalar variable, or a block, because it would have to do too much
337 lookahead otherwise, just like any other postfix dereference in the
338 language.  (These are the same quirky rules as are used for the filehandle
339 slot in functions like C<print> and C<printf>.)  This can lead to horribly
340 confusing precedence problems, as in these next two lines:
341
342     move $obj->{FIELD};                 # probably wrong!
343     move $ary[$i];                      # probably wrong!
344
345 Those actually parse as the very surprising:
346
347     $obj->move->{FIELD};                # Well, lookee here
348     $ary->move([$i]);                   # Didn't expect this one, eh?
349
350 Rather than what you might have expected:
351
352     $obj->{FIELD}->move();              # You should be so lucky.
353     $ary[$i]->move;                     # Yeah, sure.
354
355 The left side of ``->'' is not so limited, because it's an infix operator,
356 not a postfix operator.  
357
358 As if that weren't bad enough, think about this: Perl must guess I<at
359 compile time> whether C<name> and C<move> above are functions or methods.
360 Usually Perl gets it right, but when it doesn't it, you get a function
361 call compiled as a method, or vice versa.  This can introduce subtle
362 bugs that are hard to unravel.  For example, calling a method C<new>
363 in indirect notation--as C++ programmers are so wont to do--can
364 be miscompiled into a subroutine call if there's already a C<new>
365 function in scope.  You'd end up calling the current package's C<new>
366 as a subroutine, rather than the desired class's method.  The compiler
367 tries to cheat by remembering bareword C<require>s, but the grief if it
368 messes up just isn't worth the years of debugging it would likely take
369 you to track such subtle bugs down.
370
371 The infix arrow notation using ``C<< -> >>'' doesn't suffer from either
372 of these disturbing ambiguities, so we recommend you use it exclusively.
373
374 =head2 Default UNIVERSAL methods
375
376 The C<UNIVERSAL> package automatically contains the following methods that
377 are inherited by all other classes:
378
379 =over 4
380
381 =item isa(CLASS)
382
383 C<isa> returns I<true> if its object is blessed into a subclass of C<CLASS>
384
385 C<isa> is also exportable and can be called as a sub with two arguments. This
386 allows the ability to check what a reference points to. Example
387
388     use UNIVERSAL qw(isa);
389
390     if(isa($ref, 'ARRAY')) {
391         #...
392     }
393
394 =item can(METHOD)
395
396 C<can> checks to see if its object has a method called C<METHOD>,
397 if it does then a reference to the sub is returned, if it does not then
398 I<undef> is returned.
399
400 =item VERSION( [NEED] )
401
402 C<VERSION> returns the version number of the class (package).  If the
403 NEED argument is given then it will check that the current version (as
404 defined by the $VERSION variable in the given package) not less than
405 NEED; it will die if this is not the case.  This method is normally
406 called as a class method.  This method is called automatically by the
407 C<VERSION> form of C<use>.
408
409     use A 1.2 qw(some imported subs);
410     # implies:
411     A->VERSION(1.2);
412
413 =back
414
415 B<NOTE:> C<can> directly uses Perl's internal code for method lookup, and
416 C<isa> uses a very similar method and cache-ing strategy. This may cause
417 strange effects if the Perl code dynamically changes @ISA in any package.
418
419 You may add other methods to the UNIVERSAL class via Perl or XS code.
420 You do not need to C<use UNIVERSAL> to make these methods
421 available to your program.  This is necessary only if you wish to
422 have C<isa> available as a plain subroutine in the current package.
423
424 =head2 Destructors
425
426 When the last reference to an object goes away, the object is
427 automatically destroyed.  (This may even be after you exit, if you've
428 stored references in global variables.)  If you want to capture control
429 just before the object is freed, you may define a DESTROY method in
430 your class.  It will automatically be called at the appropriate moment,
431 and you can do any extra cleanup you need to do.  Perl passes a reference
432 to the object under destruction as the first (and only) argument.  Beware
433 that the reference is a read-only value, and cannot be modified by
434 manipulating C<$_[0]> within the destructor.  The object itself (i.e.
435 the thingy the reference points to, namely C<${$_[0]}>, C<@{$_[0]}>, 
436 C<%{$_[0]}> etc.) is not similarly constrained.
437
438 If you arrange to re-bless the reference before the destructor returns,
439 perl will again call the DESTROY method for the re-blessed object after
440 the current one returns.  This can be used for clean delegation of
441 object destruction, or for ensuring that destructors in the base classes
442 of your choosing get called.  Explicitly calling DESTROY is also possible,
443 but is usually never needed.
444
445 Do not confuse the previous discussion with how objects I<CONTAINED> in the current
446 one are destroyed.  Such objects will be freed and destroyed automatically
447 when the current object is freed, provided no other references to them exist
448 elsewhere.
449
450 =head2 Summary
451
452 That's about all there is to it.  Now you need just to go off and buy a
453 book about object-oriented design methodology, and bang your forehead
454 with it for the next six months or so.
455
456 =head2 Two-Phased Garbage Collection
457
458 For most purposes, Perl uses a fast and simple, reference-based
459 garbage collection system.  That means there's an extra
460 dereference going on at some level, so if you haven't built
461 your Perl executable using your C compiler's C<-O> flag, performance
462 will suffer.  If you I<have> built Perl with C<cc -O>, then this
463 probably won't matter.
464
465 A more serious concern is that unreachable memory with a non-zero
466 reference count will not normally get freed.  Therefore, this is a bad
467 idea:
468
469     {
470         my $a;
471         $a = \$a;
472     }
473
474 Even thought $a I<should> go away, it can't.  When building recursive data
475 structures, you'll have to break the self-reference yourself explicitly
476 if you don't care to leak.  For example, here's a self-referential
477 node such as one might use in a sophisticated tree structure:
478
479     sub new_node {
480         my $self = shift;
481         my $class = ref($self) || $self;
482         my $node = {};
483         $node->{LEFT} = $node->{RIGHT} = $node;
484         $node->{DATA} = [ @_ ];
485         return bless $node => $class;
486     }
487
488 If you create nodes like that, they (currently) won't go away unless you
489 break their self reference yourself.  (In other words, this is not to be
490 construed as a feature, and you shouldn't depend on it.)
491
492 Almost.
493
494 When an interpreter thread finally shuts down (usually when your program
495 exits), then a rather costly but complete mark-and-sweep style of garbage
496 collection is performed, and everything allocated by that thread gets
497 destroyed.  This is essential to support Perl as an embedded or a
498 multithreadable language.  For example, this program demonstrates Perl's
499 two-phased garbage collection:
500
501     #!/usr/bin/perl
502     package Subtle;
503
504     sub new {
505         my $test;
506         $test = \$test;
507         warn "CREATING " . \$test;
508         return bless \$test;
509     }
510
511     sub DESTROY {
512         my $self = shift;
513         warn "DESTROYING $self";
514     }
515
516     package main;
517
518     warn "starting program";
519     {
520         my $a = Subtle->new;
521         my $b = Subtle->new;
522         $$a = 0;  # break selfref
523         warn "leaving block";
524     }
525
526     warn "just exited block";
527     warn "time to die...";
528     exit;
529
530 When run as F</tmp/test>, the following output is produced:
531
532     starting program at /tmp/test line 18.
533     CREATING SCALAR(0x8e5b8) at /tmp/test line 7.
534     CREATING SCALAR(0x8e57c) at /tmp/test line 7.
535     leaving block at /tmp/test line 23.
536     DESTROYING Subtle=SCALAR(0x8e5b8) at /tmp/test line 13.
537     just exited block at /tmp/test line 26.
538     time to die... at /tmp/test line 27.
539     DESTROYING Subtle=SCALAR(0x8e57c) during global destruction.
540
541 Notice that "global destruction" bit there?  That's the thread
542 garbage collector reaching the unreachable.
543
544 Objects are always destructed, even when regular refs aren't.  Objects
545 are destructed in a separate pass before ordinary refs just to 
546 prevent object destructors from using refs that have been themselves
547 destructed.  Plain refs are only garbage-collected if the destruct level
548 is greater than 0.  You can test the higher levels of global destruction
549 by setting the PERL_DESTRUCT_LEVEL environment variable, presuming
550 C<-DDEBUGGING> was enabled during perl build time.
551
552 A more complete garbage collection strategy will be implemented
553 at a future date.
554
555 In the meantime, the best solution is to create a non-recursive container
556 class that holds a pointer to the self-referential data structure.
557 Define a DESTROY method for the containing object's class that manually
558 breaks the circularities in the self-referential structure.
559
560 =head1 SEE ALSO
561
562 A kinder, gentler tutorial on object-oriented programming in Perl
563 can be found in L<perltoot> and L<perltootc>.  You should also check
564 out L<perlbot> for other object tricks, traps, and tips, as well
565 as L<perlmodlib> for some style guides on constructing both modules
566 and classes.