slight speed improvements
[gitmo/Class-MOP.git] / lib / Class / MOP.pm
1
2 package Class::MOP;
3
4 use strict;
5 use warnings;
6
7 use Carp         'confess';
8 use Scalar::Util 'weaken';
9
10 use Class::MOP::Class;
11 use Class::MOP::Attribute;
12 use Class::MOP::Method;
13
14 use Class::MOP::Class::Immutable;
15
16 our $VERSION   = '0.34';
17 our $AUTHORITY = 'cpan:STEVAN';
18
19 {
20     # Metaclasses are singletons, so we cache them here.
21     # there is no need to worry about destruction though
22     # because they should die only when the program dies.
23     # After all, do package definitions even get reaped?
24     my %METAS;  
25     
26     # means of accessing all the metaclasses that have 
27     # been initialized thus far (for mugwumps obj browser)
28     sub get_all_metaclasses         {        %METAS         }            
29     sub get_all_metaclass_instances { values %METAS         } 
30     sub get_all_metaclass_names     { keys   %METAS         }     
31     sub get_metaclass_by_name       { $METAS{$_[0]}         }
32     sub store_metaclass_by_name     { $METAS{$_[0]} = $_[1] }  
33     sub weaken_metaclass            { weaken($METAS{$_[0]}) }            
34     sub does_metaclass_exist        { exists $METAS{$_[0]} && defined $METAS{$_[0]} }
35     sub remove_metaclass_by_name    { $METAS{$_[0]} = undef }     
36     
37     # NOTE:
38     # We only cache metaclasses, meaning instances of 
39     # Class::MOP::Class. We do not cache instance of 
40     # Class::MOP::Package or Class::MOP::Module. Mostly
41     # because I don't yet see a good reason to do so.        
42 }
43
44 ## ----------------------------------------------------------------------------
45 ## Setting up our environment ...
46 ## ----------------------------------------------------------------------------
47 ## Class::MOP needs to have a few things in the global perl environment so 
48 ## that it can operate effectively. Those things are done here.
49 ## ----------------------------------------------------------------------------
50
51 # ... nothing yet actually ;)
52
53 ## ----------------------------------------------------------------------------
54 ## Bootstrapping 
55 ## ----------------------------------------------------------------------------
56 ## The code below here is to bootstrap our MOP with itself. This is also 
57 ## sometimes called "tying the knot". By doing this, we make it much easier
58 ## to extend the MOP through subclassing and such since now you can use the
59 ## MOP itself to extend itself. 
60 ## 
61 ## Yes, I know, thats weird and insane, but it's a good thing, trust me :)
62 ## ---------------------------------------------------------------------------- 
63
64 # We need to add in the meta-attributes here so that 
65 # any subclass of Class::MOP::* will be able to 
66 # inherit them using &construct_instance
67
68 ## --------------------------------------------------------
69 ## Class::MOP::Package
70
71 Class::MOP::Package->meta->add_attribute(
72     Class::MOP::Attribute->new('$:package' => (
73         reader   => {
74             # NOTE: we need to do this in order 
75             # for the instance meta-object to 
76             # not fall into meta-circular death
77             'name' => sub { (shift)->{'$:package'} }
78         },
79         init_arg => ':package',
80     ))
81 );
82
83 Class::MOP::Package->meta->add_attribute(
84     Class::MOP::Attribute->new('%:namespace' => (
85         reader => {
86             # NOTE:
87             # because of issues with the Perl API 
88             # to the typeglob in some versions, we 
89             # need to just always grab a new 
90             # reference to the hash here. Ideally 
91             # we could just store a ref and it would
92             # Just Work, but oh well :\
93             'namespace' => sub { 
94                 no strict 'refs';
95                 \%{$_[0]->name . '::'} 
96             }
97         },
98         # NOTE:
99         # protect this from silliness 
100         init_arg => '!............( DO NOT DO THIS )............!',
101         default  => sub { \undef }
102     ))
103 );
104
105 # NOTE:
106 # use the metaclass to construct the meta-package
107 # which is a superclass of the metaclass itself :P
108 Class::MOP::Package->meta->add_method('initialize' => sub {
109     my $class        = shift;
110     my $package_name = shift;
111     $class->meta->new_object(':package' => $package_name, @_);  
112 });
113
114 ## --------------------------------------------------------
115 ## Class::MOP::Module
116
117 # NOTE:
118 # yeah this is kind of stretching things a bit, 
119 # but truthfully the version should be an attribute
120 # of the Module, the weirdness comes from having to 
121 # stick to Perl 5 convention and store it in the 
122 # $VERSION package variable. Basically if you just 
123 # squint at it, it will look how you want it to look. 
124 # Either as a package variable, or as a attribute of
125 # the metaclass, isn't abstraction great :)
126
127 Class::MOP::Module->meta->add_attribute(
128     Class::MOP::Attribute->new('$:version' => (
129         reader => {
130             'version' => sub {  
131                 my $self = shift;
132                 ${$self->get_package_symbol('$VERSION')};
133             }
134         },
135         # NOTE:
136         # protect this from silliness 
137         init_arg => '!............( DO NOT DO THIS )............!',
138         default  => sub { \undef }
139     ))
140 );
141
142 # NOTE:
143 # By following the same conventions as version here, 
144 # we are opening up the possibility that people can 
145 # use the $AUTHORITY in non-Class::MOP modules as 
146 # well.  
147
148 Class::MOP::Module->meta->add_attribute(
149     Class::MOP::Attribute->new('$:authority' => (
150         reader => {
151             'authority' => sub {  
152                 my $self = shift;
153                 ${$self->get_package_symbol('$AUTHORITY')};
154             }
155         },       
156         # NOTE:
157         # protect this from silliness 
158         init_arg => '!............( DO NOT DO THIS )............!',
159         default  => sub { \undef }
160     ))
161 );
162
163 ## --------------------------------------------------------
164 ## Class::MOP::Class
165
166 Class::MOP::Class->meta->add_attribute(
167     Class::MOP::Attribute->new('%:attributes' => (
168         reader   => {
169             # NOTE: we need to do this in order 
170             # for the instance meta-object to 
171             # not fall into meta-circular death            
172             'get_attribute_map' => sub { (shift)->{'%:attributes'} }
173         },
174         init_arg => ':attributes',
175         default  => sub { {} }
176     ))
177 );
178
179 Class::MOP::Class->meta->add_attribute(
180     Class::MOP::Attribute->new('%:methods' => (
181         reader   => {          
182             'get_method_map' => sub {
183                 my $self = shift;
184                 my $map  = $self->{'%:methods'}; 
185                 foreach my $symbol ($self->list_all_package_symbols('CODE')) {
186                     my $code = $self->get_package_symbol('&' . $symbol);
187                     next if exists $map->{$symbol} && $map->{$symbol}->body == $code;
188                     $map->{$symbol} = $self->method_metaclass->wrap($code);
189                 }
190                 return $map;         
191             }
192         },
193         default => sub { {} }
194     ))
195 );
196
197 Class::MOP::Class->meta->add_attribute(
198     Class::MOP::Attribute->new('$:attribute_metaclass' => (
199         reader   => 'attribute_metaclass',
200         init_arg => ':attribute_metaclass',
201         default  => 'Class::MOP::Attribute',
202     ))
203 );
204
205 Class::MOP::Class->meta->add_attribute(
206     Class::MOP::Attribute->new('$:method_metaclass' => (
207         reader   => 'method_metaclass',
208         init_arg => ':method_metaclass',
209         default  => 'Class::MOP::Method',        
210     ))
211 );
212
213 Class::MOP::Class->meta->add_attribute(
214     Class::MOP::Attribute->new('$:instance_metaclass' => (
215         reader   => {
216             # NOTE: we need to do this in order 
217             # for the instance meta-object to 
218             # not fall into meta-circular death            
219             'instance_metaclass' => sub { (shift)->{'$:instance_metaclass'} }
220         },
221         init_arg => ':instance_metaclass',
222         default  => 'Class::MOP::Instance',        
223     ))
224 );
225
226 # NOTE:
227 # we don't actually need to tie the knot with 
228 # Class::MOP::Class here, it is actually handled 
229 # within Class::MOP::Class itself in the 
230 # construct_class_instance method. 
231
232 ## --------------------------------------------------------
233 ## Class::MOP::Attribute
234
235 Class::MOP::Attribute->meta->add_attribute(
236     Class::MOP::Attribute->new('name' => (
237         reader => {
238             # NOTE: we need to do this in order 
239             # for the instance meta-object to 
240             # not fall into meta-circular death            
241             'name' => sub { (shift)->{name} }
242         }
243     ))
244 );
245
246 Class::MOP::Attribute->meta->add_attribute(
247     Class::MOP::Attribute->new('associated_class' => (
248         reader => {
249             # NOTE: we need to do this in order 
250             # for the instance meta-object to 
251             # not fall into meta-circular death            
252             'associated_class' => sub { (shift)->{associated_class} }
253         }
254     ))
255 );
256
257 Class::MOP::Attribute->meta->add_attribute(
258     Class::MOP::Attribute->new('accessor' => (
259         reader    => 'accessor',
260         predicate => 'has_accessor',
261     ))
262 );
263
264 Class::MOP::Attribute->meta->add_attribute(
265     Class::MOP::Attribute->new('reader' => (
266         reader    => 'reader',
267         predicate => 'has_reader',
268     ))
269 );
270
271 Class::MOP::Attribute->meta->add_attribute(
272     Class::MOP::Attribute->new('writer' => (
273         reader    => 'writer',
274         predicate => 'has_writer',
275     ))
276 );
277
278 Class::MOP::Attribute->meta->add_attribute(
279     Class::MOP::Attribute->new('predicate' => (
280         reader    => 'predicate',
281         predicate => 'has_predicate',
282     ))
283 );
284
285 Class::MOP::Attribute->meta->add_attribute(
286     Class::MOP::Attribute->new('clearer' => (
287         reader    => 'clearer',
288         predicate => 'has_clearer',
289     ))
290 );
291
292 Class::MOP::Attribute->meta->add_attribute(
293     Class::MOP::Attribute->new('init_arg' => (
294         reader    => 'init_arg',
295         predicate => 'has_init_arg',
296     ))
297 );
298
299 Class::MOP::Attribute->meta->add_attribute(
300     Class::MOP::Attribute->new('default' => (
301         # default has a custom 'reader' method ...
302         predicate => 'has_default',
303     ))
304 );
305
306
307 # NOTE: (meta-circularity)
308 # This should be one of the last things done
309 # it will "tie the knot" with Class::MOP::Attribute
310 # so that it uses the attributes meta-objects 
311 # to construct itself. 
312 Class::MOP::Attribute->meta->add_method('new' => sub {
313     my $class   = shift;
314     my $name    = shift;
315     my %options = @_;    
316         
317     (defined $name && $name)
318         || confess "You must provide a name for the attribute";
319     $options{init_arg} = $name 
320         if not exists $options{init_arg};
321         
322     (Class::MOP::Attribute::is_default_a_coderef(\%options))
323         || confess("References are not allowed as default values, you must ". 
324                    "wrap then in a CODE reference (ex: sub { [] } and not [])")
325             if exists $options{default} && ref $options{default};        
326
327     # return the new object
328     $class->meta->new_object(name => $name, %options);
329 });
330
331 Class::MOP::Attribute->meta->add_method('clone' => sub {
332     my $self  = shift;
333     $self->meta->clone_object($self, @_);  
334 });
335
336 ## --------------------------------------------------------
337 ## Now close all the Class::MOP::* classes
338
339 Class::MOP::Package  ->meta->make_immutable(inline_constructor => 0);
340 Class::MOP::Module   ->meta->make_immutable(inline_constructor => 0);
341 Class::MOP::Class    ->meta->make_immutable(inline_constructor => 0);
342 Class::MOP::Attribute->meta->make_immutable(inline_constructor => 0);
343 Class::MOP::Method   ->meta->make_immutable(inline_constructor => 0);
344 Class::MOP::Instance ->meta->make_immutable(inline_constructor => 0);
345 Class::MOP::Object   ->meta->make_immutable(inline_constructor => 0);
346
347 1;
348
349 __END__
350
351 =pod
352
353 =head1 NAME 
354
355 Class::MOP - A Meta Object Protocol for Perl 5
356
357 =head1 SYNOPSIS
358
359   # ... This will come later, for now see
360   # the other SYNOPSIS for more information
361
362 =head1 DESCRIPTON
363
364 This module is an attempt to create a meta object protocol for the 
365 Perl 5 object system. It makes no attempt to change the behavior or 
366 characteristics of the Perl 5 object system, only to create a 
367 protocol for its manipulation and introspection.
368
369 That said, it does attempt to create the tools for building a rich 
370 set of extensions to the Perl 5 object system. Every attempt has been 
371 made for these tools to keep to the spirit of the Perl 5 object 
372 system that we all know and love.
373
374 This documentation is admittedly sparse on details, as time permits 
375 I will try to improve them. For now, I suggest looking at the items 
376 listed in the L<SEE ALSO> section for more information. In particular 
377 the book "The Art of the Meta Object Protocol" was very influential 
378 in the development of this system.
379
380 =head2 What is a Meta Object Protocol?
381
382 A meta object protocol is an API to an object system. 
383
384 To be more specific, it is a set of abstractions of the components of 
385 an object system (typically things like; classes, object, methods, 
386 object attributes, etc.). These abstractions can then be used to both 
387 inspect and manipulate the object system which they describe.
388
389 It can be said that there are two MOPs for any object system; the 
390 implicit MOP, and the explicit MOP. The implicit MOP handles things 
391 like method dispatch or inheritance, which happen automatically as 
392 part of how the object system works. The explicit MOP typically 
393 handles the introspection/reflection features of the object system. 
394 All object systems have implicit MOPs, without one, they would not 
395 work. Explict MOPs however as less common, and depending on the 
396 language can vary from restrictive (Reflection in Java or C#) to 
397 wide open (CLOS is a perfect example). 
398
399 =head2 Yet Another Class Builder!! Why?
400
401 This is B<not> a class builder so much as it is a I<class builder 
402 B<builder>>. My intent is that an end user does not use this module 
403 directly, but instead this module is used by module authors to 
404 build extensions and features onto the Perl 5 object system. 
405
406 =head2 Who is this module for?
407
408 This module is specifically for anyone who has ever created or 
409 wanted to create a module for the Class:: namespace. The tools which 
410 this module will provide will hopefully make it easier to do more 
411 complex things with Perl 5 classes by removing such barriers as 
412 the need to hack the symbol tables, or understand the fine details 
413 of method dispatch. 
414
415 =head2 What changes do I have to make to use this module?
416
417 This module was designed to be as unintrusive as possible. Many of 
418 its features are accessible without B<any> change to your existsing 
419 code at all. It is meant to be a compliment to your existing code and 
420 not an intrusion on your code base. Unlike many other B<Class::> 
421 modules, this module B<does not> require you subclass it, or even that 
422 you C<use> it in within your module's package. 
423
424 The only features which requires additions to your code are the 
425 attribute handling and instance construction features, and these are
426 both completely optional features. The only reason for this is because 
427 Perl 5's object system does not actually have these features built 
428 in. More information about this feature can be found below.
429
430 =head2 A Note about Performance?
431
432 It is a common misconception that explict MOPs are performance drains. 
433 But this is not a universal truth at all, it is an side-effect of 
434 specific implementations. For instance, using Java reflection is much 
435 slower because the JVM cannot take advantage of any compiler 
436 optimizations, and the JVM has to deal with much more runtime type 
437 information as well. Reflection in C# is marginally better as it was 
438 designed into the language and runtime (the CLR). In contrast, CLOS 
439 (the Common Lisp Object System) was built to support an explicit MOP, 
440 and so performance is tuned for it. 
441
442 This library in particular does it's absolute best to avoid putting 
443 B<any> drain at all upon your code's performance. In fact, by itself 
444 it does nothing to affect your existing code. So you only pay for 
445 what you actually use.
446
447 =head2 About Metaclass compatibility
448
449 This module makes sure that all metaclasses created are both upwards 
450 and downwards compatible. The topic of metaclass compatibility is 
451 highly esoteric and is something only encountered when doing deep and 
452 involved metaclass hacking. There are two basic kinds of metaclass 
453 incompatibility; upwards and downwards. 
454
455 Upwards metaclass compatibility means that the metaclass of a 
456 given class is either the same as (or a subclass of) all of the 
457 class's ancestors.
458
459 Downward metaclass compatibility means that the metaclasses of a 
460 given class's anscestors are all either the same as (or a subclass 
461 of) that metaclass.
462
463 Here is a diagram showing a set of two classes (C<A> and C<B>) and 
464 two metaclasses (C<Meta::A> and C<Meta::B>) which have correct  
465 metaclass compatibility both upwards and downwards.
466
467     +---------+     +---------+
468     | Meta::A |<----| Meta::B |      <....... (instance of  )
469     +---------+     +---------+      <------- (inherits from)  
470          ^               ^
471          :               :
472     +---------+     +---------+
473     |    A    |<----|    B    |
474     +---------+     +---------+
475
476 As I said this is a highly esoteric topic and one you will only run 
477 into if you do a lot of subclassing of B<Class::MOP::Class>. If you 
478 are interested in why this is an issue see the paper 
479 I<Uniform and safe metaclass composition> linked to in the 
480 L<SEE ALSO> section of this document.
481
482 =head2 Using custom metaclasses
483
484 Always use the metaclass pragma when using a custom metaclass, this 
485 will ensure the proper initialization order and not accidentely 
486 create an incorrect type of metaclass for you. This is a very rare 
487 problem, and one which can only occur if you are doing deep metaclass 
488 programming. So in other words, don't worry about it.
489
490 =head1 PROTOCOLS
491
492 The protocol is divided into 3 main sub-protocols:
493
494 =over 4
495
496 =item The Class protocol
497
498 This provides a means of manipulating and introspecting a Perl 5 
499 class. It handles all of symbol table hacking for you, and provides 
500 a rich set of methods that go beyond simple package introspection.
501
502 See L<Class::MOP::Class> for more details.
503
504 =item The Attribute protocol
505
506 This provides a consistent represenation for an attribute of a 
507 Perl 5 class. Since there are so many ways to create and handle 
508 atttributes in Perl 5 OO, this attempts to provide as much of a 
509 unified approach as possible, while giving the freedom and 
510 flexibility to subclass for specialization.
511
512 See L<Class::MOP::Attribute> for more details.
513
514 =item The Method protocol
515
516 This provides a means of manipulating and introspecting methods in 
517 the Perl 5 object system. As with attributes, there are many ways to 
518 approach this topic, so we try to keep it pretty basic, while still 
519 making it possible to extend the system in many ways.
520
521 See L<Class::MOP::Method> for more details.
522
523 =back
524
525 =head1 FUNCTIONS
526
527 Class::MOP holds a cache of metaclasses, the following are functions 
528 (B<not methods>) which can be used to access that cache. It is not 
529 recommended that you mess with this, bad things could happen. But if 
530 you are brave and willing to risk it, go for it.
531
532 =over 4
533
534 =item B<get_all_metaclasses>
535
536 This will return an hash of all the metaclass instances that have 
537 been cached by B<Class::MOP::Class> keyed by the package name. 
538
539 =item B<get_all_metaclass_instances>
540
541 This will return an array of all the metaclass instances that have 
542 been cached by B<Class::MOP::Class>.
543
544 =item B<get_all_metaclass_names>
545
546 This will return an array of all the metaclass names that have 
547 been cached by B<Class::MOP::Class>.
548
549 =item B<get_metaclass_by_name ($name)>
550
551 =item B<store_metaclass_by_name ($name, $meta)>
552
553 =item B<weaken_metaclass ($name)>
554
555 =item B<does_metaclass_exist ($name)>
556
557 =item B<remove_metaclass_by_name ($name)>
558
559 =back
560
561 =head1 SEE ALSO
562
563 =head2 Books
564
565 There are very few books out on Meta Object Protocols and Metaclasses 
566 because it is such an esoteric topic. The following books are really 
567 the only ones I have found. If you know of any more, B<I<please>> 
568 email me and let me know, I would love to hear about them.
569
570 =over 4
571
572 =item "The Art of the Meta Object Protocol"
573
574 =item "Advances in Object-Oriented Metalevel Architecture and Reflection"
575
576 =item "Putting MetaClasses to Work"
577
578 =item "Smalltalk: The Language"
579
580 =back
581
582 =head2 Papers
583
584 =over 4
585
586 =item Uniform and safe metaclass composition
587
588 An excellent paper by the people who brought us the original Traits paper. 
589 This paper is on how Traits can be used to do safe metaclass composition, 
590 and offers an excellent introduction section which delves into the topic of 
591 metaclass compatibility.
592
593 L<http://www.iam.unibe.ch/~scg/Archive/Papers/Duca05ySafeMetaclassTrait.pdf>
594
595 =item Safe Metaclass Programming
596
597 This paper seems to precede the above paper, and propose a mix-in based 
598 approach as opposed to the Traits based approach. Both papers have similar 
599 information on the metaclass compatibility problem space. 
600
601 L<http://citeseer.ist.psu.edu/37617.html>
602
603 =back
604
605 =head2 Prior Art
606
607 =over 4
608
609 =item The Perl 6 MetaModel work in the Pugs project
610
611 =over 4
612
613 =item L<http://svn.openfoundry.org/pugs/perl5/Perl6-MetaModel>
614
615 =item L<http://svn.openfoundry.org/pugs/perl5/Perl6-ObjectSpace>
616
617 =back
618
619 =back
620
621 =head1 SIMILAR MODULES
622
623 As I have said above, this module is a class-builder-builder, so it is 
624 not the same thing as modules like L<Class::Accessor> and 
625 L<Class::MethodMaker>. That being said there are very few modules on CPAN 
626 with similar goals to this module. The one I have found which is most 
627 like this module is L<Class::Meta>, although it's philosophy and the MOP it 
628 creates are very different from this modules. 
629
630 =head1 BUGS
631
632 All complex software has bugs lurking in it, and this module is no 
633 exception. If you find a bug please either email me, or add the bug
634 to cpan-RT.
635
636 =head1 CODE COVERAGE
637
638 I use L<Devel::Cover> to test the code coverage of my tests, below is the 
639 L<Devel::Cover> report on this module's test suite.
640
641  ---------------------------- ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------
642  File                           stmt   bran   cond    sub    pod   time  total
643  ---------------------------- ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------
644  Class/MOP.pm                   78.0   87.5   55.6   71.4  100.0   12.4   76.8
645  Class/MOP/Attribute.pm         83.4   75.6   86.7   94.4  100.0    8.9   85.2
646  Class/MOP/Class.pm             96.9   75.8   43.2   98.0  100.0   55.3   83.6
647  Class/MOP/Class/Immutable.pm   88.5   53.8    n/a   95.8  100.0    1.1   84.7
648  Class/MOP/Instance.pm          87.9   75.0   33.3   89.7  100.0   10.1   89.1
649  Class/MOP/Method.pm            97.6   60.0   57.9   76.9  100.0    1.5   82.8
650  Class/MOP/Module.pm            87.5    n/a   11.1   83.3  100.0    0.3   66.7
651  Class/MOP/Object.pm           100.0    n/a   33.3  100.0  100.0    0.1   89.5
652  Class/MOP/Package.pm           95.1   69.0   33.3  100.0  100.0    9.9   85.5
653  metaclass.pm                  100.0  100.0   83.3  100.0    n/a    0.5   97.7
654  ---------------------------- ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------
655  Total                          91.5   72.1   48.8   90.7  100.0  100.0   84.2
656  ---------------------------- ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------
657
658 =head1 ACKNOWLEDGEMENTS
659
660 =over 4
661
662 =item Rob Kinyon
663
664 Thanks to Rob for actually getting the development of this module kick-started. 
665
666 =back
667
668 =head1 AUTHORS
669
670 Stevan Little E<lt>stevan@iinteractive.comE<gt>
671
672 Yuval Kogman E<lt>nothingmuch@woobling.comE<gt>
673
674 =head1 COPYRIGHT AND LICENSE
675
676 Copyright 2006 by Infinity Interactive, Inc.
677
678 L<http://www.iinteractive.com>
679
680 This library is free software; you can redistribute it and/or modify
681 it under the same terms as Perl itself. 
682
683 =cut