applied patch, with indentation tweaks
[p5sagit/p5-mst-13.2.git] / pod / perlref.pod
1 =head1 NAME
2
3 perlref - Perl references and nested data structures
4
5 =head1 DESCRIPTION
6
7 Before release 5 of Perl it was difficult to represent complex data
8 structures, because all references had to be symbolic, and even that was
9 difficult to do when you wanted to refer to a variable rather than a
10 symbol table entry.  Perl not only makes it easier to use symbolic
11 references to variables, but lets you have "hard" references to any piece
12 of data.  Any scalar may hold a hard reference.  Because arrays and hashes
13 contain scalars, you can now easily build arrays of arrays, arrays of
14 hashes, hashes of arrays, arrays of hashes of functions, and so on.
15
16 Hard references are smart--they keep track of reference counts for you,
17 automatically freeing the thing referred to when its reference count goes
18 to zero.  (Note: the reference counts for values in self-referential or
19 cyclic data structures may not go to zero without a little help; see
20 L<perlobj/"Two-Phased Garbage Collection"> for a detailed explanation.)
21 If that thing happens to be an object, the object is destructed.  See
22 L<perlobj> for more about objects.  (In a sense, everything in Perl is an
23 object, but we usually reserve the word for references to objects that
24 have been officially "blessed" into a class package.)
25
26 Symbolic references are names of variables or other objects, just as a
27 symbolic link in a Unix filesystem contains merely the name of a file.
28 The C<*glob> notation is a kind of symbolic reference.  (Symbolic
29 references are sometimes called "soft references", but please don't call
30 them that; references are confusing enough without useless synonyms.)
31
32 In contrast, hard references are more like hard links in a Unix file
33 system: They are used to access an underlying object without concern for
34 what its (other) name is.  When the word "reference" is used without an
35 adjective, like in the following paragraph, it usually is talking about a
36 hard reference.
37
38 References are easy to use in Perl.  There is just one overriding
39 principle: Perl does no implicit referencing or dereferencing.  When a
40 scalar is holding a reference, it always behaves as a simple scalar.  It
41 doesn't magically start being an array or hash or subroutine; you have to
42 tell it explicitly to do so, by dereferencing it.
43
44 References can be constructed in several ways.
45
46 =over 4
47
48 =item 1.
49
50 By using the backslash operator on a variable, subroutine, or value.
51 (This works much like the & (address-of) operator in C.)  Note
52 that this typically creates I<ANOTHER> reference to a variable, because
53 there's already a reference to the variable in the symbol table.  But
54 the symbol table reference might go away, and you'll still have the
55 reference that the backslash returned.  Here are some examples:
56
57     $scalarref = \$foo;
58     $arrayref  = \@ARGV;
59     $hashref   = \%ENV;
60     $coderef   = \&handler;
61     $globref   = \*foo;
62
63 It isn't possible to create a true reference to an IO handle (filehandle or
64 dirhandle) using the backslash operator.  See the explanation of the
65 *foo{THING} syntax below.  (However, you're apt to find Perl code
66 out there using globrefs as though they were IO handles, which is
67 grandfathered into continued functioning.)
68
69 =item 2.
70
71 A reference to an anonymous array can be constructed using square
72 brackets:
73
74     $arrayref = [1, 2, ['a', 'b', 'c']];
75
76 Here we've constructed a reference to an anonymous array of three elements
77 whose final element is itself a reference to another anonymous array of three
78 elements.  (The multidimensional syntax described later can be used to
79 access this.  For example, after the above, C<$arrayref-E<gt>[2][1]> would have
80 the value "b".)
81
82 Note that taking a reference to an enumerated list is not the same
83 as using square brackets--instead it's the same as creating
84 a list of references!
85
86     @list = (\$a, \@b, \%c);
87     @list = \($a, @b, %c);      # same thing!
88
89 As a special case, C<\(@foo)> returns a list of references to the contents
90 of C<@foo>, not a reference to C<@foo> itself.  Likewise for C<%foo>.
91
92 =item 3.
93
94 A reference to an anonymous hash can be constructed using curly
95 brackets:
96
97     $hashref = {
98         'Adam'  => 'Eve',
99         'Clyde' => 'Bonnie',
100     };
101
102 Anonymous hash and array constructors can be intermixed freely to
103 produce as complicated a structure as you want.  The multidimensional
104 syntax described below works for these too.  The values above are
105 literals, but variables and expressions would work just as well, because
106 assignment operators in Perl (even within local() or my()) are executable
107 statements, not compile-time declarations.
108
109 Because curly brackets (braces) are used for several other things
110 including BLOCKs, you may occasionally have to disambiguate braces at the
111 beginning of a statement by putting a C<+> or a C<return> in front so
112 that Perl realizes the opening brace isn't starting a BLOCK.  The economy and
113 mnemonic value of using curlies is deemed worth this occasional extra
114 hassle.
115
116 For example, if you wanted a function to make a new hash and return a
117 reference to it, you have these options:
118
119     sub hashem {        { @_ } }   # silently wrong
120     sub hashem {       +{ @_ } }   # ok
121     sub hashem { return { @_ } }   # ok
122
123 On the other hand, if you want the other meaning, you can do this:
124
125     sub showem {        { @_ } }   # ambiguous (currently ok, but may change)
126     sub showem {       {; @_ } }   # ok
127     sub showem { { return @_ } }   # ok
128
129 Note how the leading C<+{> and C<{;> always serve to disambiguate
130 the expression to mean either the HASH reference, or the BLOCK.
131
132 =item 4.
133
134 A reference to an anonymous subroutine can be constructed by using
135 C<sub> without a subname:
136
137     $coderef = sub { print "Boink!\n" };
138
139 Note the presence of the semicolon.  Except for the fact that the code
140 inside isn't executed immediately, a C<sub {}> is not so much a
141 declaration as it is an operator, like C<do{}> or C<eval{}>.  (However, no
142 matter how many times you execute that line (unless you're in an
143 C<eval("...")>), C<$coderef> will still have a reference to the I<SAME>
144 anonymous subroutine.)
145
146 Anonymous subroutines act as closures with respect to my() variables,
147 that is, variables visible lexically within the current scope.  Closure
148 is a notion out of the Lisp world that says if you define an anonymous
149 function in a particular lexical context, it pretends to run in that
150 context even when it's called outside of the context.
151
152 In human terms, it's a funny way of passing arguments to a subroutine when
153 you define it as well as when you call it.  It's useful for setting up
154 little bits of code to run later, such as callbacks.  You can even
155 do object-oriented stuff with it, though Perl already provides a different
156 mechanism to do that--see L<perlobj>.
157
158 You can also think of closure as a way to write a subroutine template without
159 using eval.  (In fact, in version 5.000, eval was the I<only> way to get
160 closures.  You may wish to use "require 5.001" if you use closures.)
161
162 Here's a small example of how closures works:
163
164     sub newprint {
165         my $x = shift;
166         return sub { my $y = shift; print "$x, $y!\n"; };
167     }
168     $h = newprint("Howdy");
169     $g = newprint("Greetings");
170
171     # Time passes...
172
173     &$h("world");
174     &$g("earthlings");
175
176 This prints
177
178     Howdy, world!
179     Greetings, earthlings!
180
181 Note particularly that $x continues to refer to the value passed into
182 newprint() I<despite> the fact that the "my $x" has seemingly gone out of
183 scope by the time the anonymous subroutine runs.  That's what closure
184 is all about.
185
186 This applies to only lexical variables, by the way.  Dynamic variables
187 continue to work as they have always worked.  Closure is not something
188 that most Perl programmers need trouble themselves about to begin with.
189
190 =item 5.
191
192 References are often returned by special subroutines called constructors.
193 Perl objects are just references to a special kind of object that happens to know
194 which package it's associated with.  Constructors are just special
195 subroutines that know how to create that association.  They do so by
196 starting with an ordinary reference, and it remains an ordinary reference
197 even while it's also being an object.  Constructors are customarily
198 named new(), but don't have to be:
199
200     $objref = new Doggie (Tail => 'short', Ears => 'long');
201
202 =item 6.
203
204 References of the appropriate type can spring into existence if you
205 dereference them in a context that assumes they exist.  Because we haven't
206 talked about dereferencing yet, we can't show you any examples yet.
207
208 =item 7.
209
210 A reference can be created by using a special syntax, lovingly known as
211 the *foo{THING} syntax.  *foo{THING} returns a reference to the THING
212 slot in *foo (which is the symbol table entry which holds everything
213 known as foo).
214
215     $scalarref = *foo{SCALAR};
216     $arrayref  = *ARGV{ARRAY};
217     $hashref   = *ENV{HASH};
218     $coderef   = *handler{CODE};
219     $ioref     = *STDIN{IO};
220     $globref   = *foo{GLOB};
221
222 All of these are self-explanatory except for *foo{IO}.  It returns the
223 IO handle, used for file handles (L<perlfunc/open>), sockets
224 (L<perlfunc/socket> and L<perlfunc/socketpair>), and directory handles
225 (L<perlfunc/opendir>).  For compatibility with previous versions of
226 Perl, *foo{FILEHANDLE} is a synonym for *foo{IO}.
227
228 *foo{THING} returns undef if that particular THING hasn't been used yet,
229 except in the case of scalars.  *foo{SCALAR} returns a reference to an
230 anonymous scalar if $foo hasn't been used yet.  This might change in a
231 future release.
232
233 The use of *foo{IO} is the best way to pass bareword filehandles into or
234 out of subroutines, or to store them in larger data structures.
235
236     splutter(*STDOUT{IO});
237     sub splutter {
238         my $fh = shift;
239         print $fh "her um well a hmmm\n";
240     }
241
242     $rec = get_rec(*STDIN{IO});
243     sub get_rec {
244         my $fh = shift;
245         return scalar <$fh>;
246     }
247
248 Beware, though, that you can't do this with a routine which is going to
249 open the filehandle for you, because *HANDLE{IO} will be undef if HANDLE
250 hasn't been used yet.  Use \*HANDLE for that sort of thing instead.
251
252 Using \*HANDLE (or *HANDLE) is another way to use and store non-bareword
253 filehandles (before perl version 5.002 it was the only way).  The two
254 methods are largely interchangeable, you can do
255
256     splutter(\*STDOUT);
257     $rec = get_rec(\*STDIN);
258
259 with the above subroutine definitions.
260
261 =back
262
263 That's it for creating references.  By now you're probably dying to
264 know how to use references to get back to your long-lost data.  There
265 are several basic methods.
266
267 =over 4
268
269 =item 1.
270
271 Anywhere you'd put an identifier (or chain of identifiers) as part
272 of a variable or subroutine name, you can replace the identifier with
273 a simple scalar variable containing a reference of the correct type:
274
275     $bar = $$scalarref;
276     push(@$arrayref, $filename);
277     $$arrayref[0] = "January";
278     $$hashref{"KEY"} = "VALUE";
279     &$coderef(1,2,3);
280     print $globref "output\n";
281
282 It's important to understand that we are specifically I<NOT> dereferencing
283 C<$arrayref[0]> or C<$hashref{"KEY"}> there.  The dereference of the
284 scalar variable happens I<BEFORE> it does any key lookups.  Anything more
285 complicated than a simple scalar variable must use methods 2 or 3 below.
286 However, a "simple scalar" includes an identifier that itself uses method
287 1 recursively.  Therefore, the following prints "howdy".
288
289     $refrefref = \\\"howdy";
290     print $$$$refrefref;
291
292 =item 2.
293
294 Anywhere you'd put an identifier (or chain of identifiers) as part of a
295 variable or subroutine name, you can replace the identifier with a
296 BLOCK returning a reference of the correct type.  In other words, the
297 previous examples could be written like this:
298
299     $bar = ${$scalarref};
300     push(@{$arrayref}, $filename);
301     ${$arrayref}[0] = "January";
302     ${$hashref}{"KEY"} = "VALUE";
303     &{$coderef}(1,2,3);
304     $globref->print("output\n");  # iff IO::Handle is loaded
305
306 Admittedly, it's a little silly to use the curlies in this case, but
307 the BLOCK can contain any arbitrary expression, in particular,
308 subscripted expressions:
309
310     &{ $dispatch{$index} }(1,2,3);      # call correct routine
311
312 Because of being able to omit the curlies for the simple case of C<$$x>,
313 people often make the mistake of viewing the dereferencing symbols as
314 proper operators, and wonder about their precedence.  If they were,
315 though, you could use parentheses instead of braces.  That's not the case.
316 Consider the difference below; case 0 is a short-hand version of case 1,
317 I<NOT> case 2:
318
319     $$hashref{"KEY"}   = "VALUE";       # CASE 0
320     ${$hashref}{"KEY"} = "VALUE";       # CASE 1
321     ${$hashref{"KEY"}} = "VALUE";       # CASE 2
322     ${$hashref->{"KEY"}} = "VALUE";     # CASE 3
323
324 Case 2 is also deceptive in that you're accessing a variable
325 called %hashref, not dereferencing through $hashref to the hash
326 it's presumably referencing.  That would be case 3.
327
328 =item 3.
329
330 Subroutine calls and lookups of individual array elements arise often
331 enough that it gets cumbersome to use method 2.  As a form of
332 syntactic sugar, the examples for method 2 may be written:
333
334     $arrayref->[0] = "January";   # Array element
335     $hashref->{"KEY"} = "VALUE";  # Hash element
336     $coderef->(1,2,3);            # Subroutine call
337
338 The left side of the arrow can be any expression returning a reference,
339 including a previous dereference.  Note that C<$array[$x]> is I<NOT> the
340 same thing as C<$array-E<gt>[$x]> here:
341
342     $array[$x]->{"foo"}->[0] = "January";
343
344 This is one of the cases we mentioned earlier in which references could
345 spring into existence when in an lvalue context.  Before this
346 statement, C<$array[$x]> may have been undefined.  If so, it's
347 automatically defined with a hash reference so that we can look up
348 C<{"foo"}> in it.  Likewise C<$array[$x]-E<gt>{"foo"}> will automatically get
349 defined with an array reference so that we can look up C<[0]> in it.
350
351 One more thing here.  The arrow is optional I<BETWEEN> brackets
352 subscripts, so you can shrink the above down to
353
354     $array[$x]{"foo"}[0] = "January";
355
356 Which, in the degenerate case of using only ordinary arrays, gives you
357 multidimensional arrays just like C's:
358
359     $score[$x][$y][$z] += 42;
360
361 Well, okay, not entirely like C's arrays, actually.  C doesn't know how
362 to grow its arrays on demand.  Perl does.
363
364 =item 4.
365
366 If a reference happens to be a reference to an object, then there are
367 probably methods to access the things referred to, and you should probably
368 stick to those methods unless you're in the class package that defines the
369 object's methods.  In other words, be nice, and don't violate the object's
370 encapsulation without a very good reason.  Perl does not enforce
371 encapsulation.  We are not totalitarians here.  We do expect some basic
372 civility though.
373
374 =back
375
376 The ref() operator may be used to determine what type of thing the
377 reference is pointing to.  See L<perlfunc>.
378
379 The bless() operator may be used to associate a reference with a package
380 functioning as an object class.  See L<perlobj>.
381
382 A typeglob may be dereferenced the same way a reference can, because
383 the dereference syntax always indicates the kind of reference desired.
384 So C<${*foo}> and C<${\$foo}> both indicate the same scalar variable.
385
386 Here's a trick for interpolating a subroutine call into a string:
387
388     print "My sub returned @{[mysub(1,2,3)]} that time.\n";
389
390 The way it works is that when the C<@{...}> is seen in the double-quoted
391 string, it's evaluated as a block.  The block creates a reference to an
392 anonymous array containing the results of the call to C<mysub(1,2,3)>.  So
393 the whole block returns a reference to an array, which is then
394 dereferenced by C<@{...}> and stuck into the double-quoted string. This
395 chicanery is also useful for arbitrary expressions:
396
397     print "That yields @{[$n + 5]} widgets\n";
398
399 =head2 Symbolic references
400
401 We said that references spring into existence as necessary if they are
402 undefined, but we didn't say what happens if a value used as a
403 reference is already defined, but I<ISN'T> a hard reference.  If you
404 use it as a reference in this case, it'll be treated as a symbolic
405 reference.  That is, the value of the scalar is taken to be the I<NAME>
406 of a variable, rather than a direct link to a (possibly) anonymous
407 value.
408
409 People frequently expect it to work like this.  So it does.
410
411     $name = "foo";
412     $$name = 1;                 # Sets $foo
413     ${$name} = 2;               # Sets $foo
414     ${$name x 2} = 3;           # Sets $foofoo
415     $name->[0] = 4;             # Sets $foo[0]
416     @$name = ();                # Clears @foo
417     &$name();                   # Calls &foo() (as in Perl 4)
418     $pack = "THAT";
419     ${"${pack}::$name"} = 5;    # Sets $THAT::foo without eval
420
421 This is very powerful, and slightly dangerous, in that it's possible
422 to intend (with the utmost sincerity) to use a hard reference, and
423 accidentally use a symbolic reference instead.  To protect against
424 that, you can say
425
426     use strict 'refs';
427
428 and then only hard references will be allowed for the rest of the enclosing
429 block.  An inner block may countermand that with
430
431     no strict 'refs';
432
433 Only package variables are visible to symbolic references.  Lexical
434 variables (declared with my()) aren't in a symbol table, and thus are
435 invisible to this mechanism.  For example:
436
437     local($value) = 10;
438     $ref = \$value;
439     {
440         my $value = 20;
441         print $$ref;
442     }
443
444 This will still print 10, not 20.  Remember that local() affects package
445 variables, which are all "global" to the package.
446
447 =head2 Not-so-symbolic references
448
449 A new feature contributing to readability in perl version 5.001 is that the
450 brackets around a symbolic reference behave more like quotes, just as they
451 always have within a string.  That is,
452
453     $push = "pop on ";
454     print "${push}over";
455
456 has always meant to print "pop on over", despite the fact that push is
457 a reserved word.  This has been generalized to work the same outside
458 of quotes, so that
459
460     print ${push} . "over";
461
462 and even
463
464     print ${ push } . "over";
465
466 will have the same effect.  (This would have been a syntax error in
467 Perl 5.000, though Perl 4 allowed it in the spaceless form.)  Note that this
468 construct is I<not> considered to be a symbolic reference when you're
469 using strict refs:
470
471     use strict 'refs';
472     ${ bareword };      # Okay, means $bareword.
473     ${ "bareword" };    # Error, symbolic reference.
474
475 Similarly, because of all the subscripting that is done using single
476 words, we've applied the same rule to any bareword that is used for
477 subscripting a hash.  So now, instead of writing
478
479     $array{ "aaa" }{ "bbb" }{ "ccc" }
480
481 you can write just
482
483     $array{ aaa }{ bbb }{ ccc }
484
485 and not worry about whether the subscripts are reserved words.  In the
486 rare event that you do wish to do something like
487
488     $array{ shift }
489
490 you can force interpretation as a reserved word by adding anything that
491 makes it more than a bareword:
492
493     $array{ shift() }
494     $array{ +shift }
495     $array{ shift @_ }
496
497 The B<-w> switch will warn you if it interprets a reserved word as a string.
498 But it will no longer warn you about using lowercase words, because the
499 string is effectively quoted.
500
501 =head1 WARNING
502
503 You may not (usefully) use a reference as the key to a hash.  It will be
504 converted into a string:
505
506     $x{ \$a } = $a;
507
508 If you try to dereference the key, it won't do a hard dereference, and
509 you won't accomplish what you're attempting.  You might want to do something
510 more like
511
512     $r = \@a;
513     $x{ $r } = $r;
514
515 And then at least you can use the values(), which will be
516 real refs, instead of the keys(), which won't.
517
518 =head1 SEE ALSO
519
520 Besides the obvious documents, source code can be instructive.
521 Some rather pathological examples of the use of references can be found
522 in the F<t/op/ref.t> regression test in the Perl source directory.
523
524 See also L<perldsc> and L<perllol> for how to use references to create
525 complex data structures, and L<perlobj> for how to use them to create
526 objects.