[inseparable changes from patch from perl5.003_10 to perl5.003_11]
[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 5 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.  Since 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
18 goes to zero.  (Note: The reference counts for values in self-referential
19 or 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
22 destructed.  See L<perlobj> for more about objects.  (In a sense,
23 everything in Perl is an object, but we usually reserve the word for
24 references to objects that have been officially "blessed" into a class package.)
25
26
27 A symbolic reference contains the name of a variable, just as a
28 symbolic link in the filesystem merely contains the name of a file.  
29 The C<*glob> notation is a kind of symbolic reference.  Hard references
30 are more like hard links in the file system: merely another way
31 at getting at the same underlying object, irrespective of its name.
32
33 "Hard" references are easy to use in Perl.  There is just one
34 overriding principle:  Perl does no implicit referencing or
35 dereferencing.  When a scalar is holding a reference, it always behaves
36 as a scalar.  It doesn't magically start being an array or a hash
37 unless you tell it so explicitly by dereferencing it.
38
39 References can be constructed several ways.
40
41 =over 4
42
43 =item 1.
44
45 By using the backslash operator on a variable, subroutine, or value.
46 (This works much like the & (address-of) operator works in C.)  Note
47 that this typically creates I<ANOTHER> reference to a variable, since
48 there's already a reference to the variable in the symbol table.  But
49 the symbol table reference might go away, and you'll still have the
50 reference that the backslash returned.  Here are some examples:
51
52     $scalarref = \$foo;
53     $arrayref  = \@ARGV;
54     $hashref   = \%ENV;
55     $coderef   = \&handler;
56     $globref   = \*foo;
57
58 It isn't possible to create a reference to an IO handle (filehandle or
59 dirhandle) using the backslash operator.  See the explanation of the
60 *foo{THING} syntax below.
61
62 =item 2.
63
64 A reference to an anonymous array can be constructed using square
65 brackets:
66
67     $arrayref = [1, 2, ['a', 'b', 'c']];
68
69 Here we've constructed a reference to an anonymous array of three elements
70 whose final element is itself reference to another anonymous array of three
71 elements.  (The multidimensional syntax described later can be used to
72 access this.  For example, after the above, C<$arrayref-E<gt>[2][1]> would have
73 the value "b".)
74
75 Note that taking a reference to an enumerated list is not the same
76 as using square brackets--instead it's the same as creating
77 a list of references!
78
79     @list = (\$a, \@b, \%c);  
80     @list = \($a, @b, %c);      # same thing!
81
82 As a special case, C<\(@foo)> returns a list of references to the contents 
83 of C<@foo>, not a reference to C<@foo> itself.  Likewise for C<%foo>.
84
85 =item 3.
86
87 A reference to an anonymous hash can be constructed using curly
88 brackets:
89
90     $hashref = {
91         'Adam'  => 'Eve',
92         'Clyde' => 'Bonnie',
93     };
94
95 Anonymous hash and array constructors can be intermixed freely to
96 produce as complicated a structure as you want.  The multidimensional
97 syntax described below works for these too.  The values above are
98 literals, but variables and expressions would work just as well, because
99 assignment operators in Perl (even within local() or my()) are executable
100 statements, not compile-time declarations.
101
102 Because curly brackets (braces) are used for several other things
103 including BLOCKs, you may occasionally have to disambiguate braces at the
104 beginning of a statement by putting a C<+> or a C<return> in front so
105 that Perl realizes the opening brace isn't starting a BLOCK.  The economy and
106 mnemonic value of using curlies is deemed worth this occasional extra
107 hassle.
108
109 For example, if you wanted a function to make a new hash and return a
110 reference to it, you have these options:
111
112     sub hashem {        { @_ } }   # silently wrong
113     sub hashem {       +{ @_ } }   # ok
114     sub hashem { return { @_ } }   # ok
115
116 =item 4.
117
118 A reference to an anonymous subroutine can be constructed by using
119 C<sub> without a subname:
120
121     $coderef = sub { print "Boink!\n" };
122
123 Note the presence of the semicolon.  Except for the fact that the code
124 inside isn't executed immediately, a C<sub {}> is not so much a
125 declaration as it is an operator, like C<do{}> or C<eval{}>.  (However, no
126 matter how many times you execute that line (unless you're in an
127 C<eval("...")>), C<$coderef> will still have a reference to the I<SAME>
128 anonymous subroutine.)
129
130 Anonymous subroutines act as closures with respect to my() variables,
131 that is, variables visible lexically within the current scope.  Closure
132 is a notion out of the Lisp world that says if you define an anonymous
133 function in a particular lexical context, it pretends to run in that
134 context even when it's called outside of the context.
135
136 In human terms, it's a funny way of passing arguments to a subroutine when
137 you define it as well as when you call it.  It's useful for setting up
138 little bits of code to run later, such as callbacks.  You can even
139 do object-oriented stuff with it, though Perl provides a different
140 mechanism to do that already--see L<perlobj>.
141
142 You can also think of closure as a way to write a subroutine template without
143 using eval.  (In fact, in version 5.000, eval was the I<only> way to get
144 closures.  You may wish to use "require 5.001" if you use closures.)
145
146 Here's a small example of how closures works:
147
148     sub newprint {
149         my $x = shift;
150         return sub { my $y = shift; print "$x, $y!\n"; };
151     }
152     $h = newprint("Howdy");
153     $g = newprint("Greetings");
154
155     # Time passes...
156
157     &$h("world");
158     &$g("earthlings");
159
160 This prints
161
162     Howdy, world!
163     Greetings, earthlings!
164
165 Note particularly that $x continues to refer to the value passed into
166 newprint() I<despite> the fact that the "my $x" has seemingly gone out of
167 scope by the time the anonymous subroutine runs.  That's what closure
168 is all about.
169
170 This only applies to lexical variables, by the way.  Dynamic variables
171 continue to work as they have always worked.  Closure is not something
172 that most Perl programmers need trouble themselves about to begin with.
173
174 =item 5.
175
176 References are often returned by special subroutines called constructors.
177 Perl objects are just references to a special kind of object that happens to know
178 which package it's associated with.  Constructors are just special
179 subroutines that know how to create that association.  They do so by
180 starting with an ordinary reference, and it remains an ordinary reference
181 even while it's also being an object.  Constructors are customarily
182 named new(), but don't have to be:
183
184     $objref = new Doggie (Tail => 'short', Ears => 'long');
185
186 =item 6.
187
188 References of the appropriate type can spring into existence if you
189 dereference them in a context that assumes they exist.  Since we haven't
190 talked about dereferencing yet, we can't show you any examples yet.
191
192 =item 7.
193
194 A reference can be created by using a special syntax, lovingly known as
195 the *foo{THING} syntax.  *foo{THING} returns a reference to the THING
196 slot in *foo (which is the symbol table entry which holds everything
197 known as foo).
198
199     $scalarref = *foo{SCALAR};
200     $arrayref  = *ARGV{ARRAY};
201     $hashref   = *ENV{HASH};
202     $coderef   = *handler{CODE};
203     $ioref     = *STDIN{IO};
204     $globref   = *foo{GLOB};
205
206 All of these are self-explanatory except for *foo{IO}.  It returns the
207 IO handle, used for file handles (L<perlfunc/open>), sockets
208 (L<perlfunc/socket> and L<perlfunc/socketpair>), and directory handles
209 (L<perlfunc/opendir>).  For compatibility with previous versions of
210 Perl, *foo{FILEHANDLE} is a synonym for *foo{IO}.
211
212 The use of *foo{IO} is the best way to pass bareword filehandles into
213 or out of subroutines, or to store them in larger data structures.
214
215     splutter(*STDOUT{IO});
216     sub splutter {
217         my $fh = shift;
218         print $fh "her um well a hmmm\n";
219     }
220
221     $rec = get_rec(*STDIN{IO});
222     sub get_rec {
223         my $fh = shift;
224         return scalar <$fh>;
225     }
226
227 The best way to do this used to be to use the entire *foo typeglob (or a
228 reference to it), so you'll probably come across old code which does it
229 that way.
230
231 =back
232
233 That's it for creating references.  By now you're probably dying to
234 know how to use references to get back to your long-lost data.  There
235 are several basic methods.
236
237 =over 4
238
239 =item 1.
240
241 Anywhere you'd put an identifier (or chain of identifiers) as part
242 of a variable or subroutine name, you can replace the identifier with
243 a simple scalar variable containing a reference of the correct type:
244
245     $bar = $$scalarref;
246     push(@$arrayref, $filename);
247     $$arrayref[0] = "January";
248     $$hashref{"KEY"} = "VALUE";
249     &$coderef(1,2,3);
250     print $globref "output\n";
251
252 It's important to understand that we are specifically I<NOT> dereferencing
253 C<$arrayref[0]> or C<$hashref{"KEY"}> there.  The dereference of the
254 scalar variable happens I<BEFORE> it does any key lookups.  Anything more
255 complicated than a simple scalar variable must use methods 2 or 3 below.
256 However, a "simple scalar" includes an identifier that itself uses method
257 1 recursively.  Therefore, the following prints "howdy".
258
259     $refrefref = \\\"howdy";
260     print $$$$refrefref;
261
262 =item 2.
263
264 Anywhere you'd put an identifier (or chain of identifiers) as part of a
265 variable or subroutine name, you can replace the identifier with a
266 BLOCK returning a reference of the correct type.  In other words, the
267 previous examples could be written like this:
268
269     $bar = ${$scalarref};
270     push(@{$arrayref}, $filename);
271     ${$arrayref}[0] = "January";
272     ${$hashref}{"KEY"} = "VALUE";
273     &{$coderef}(1,2,3);
274     $globref->print("output\n");  # iff IO::Handle is loaded
275
276 Admittedly, it's a little silly to use the curlies in this case, but
277 the BLOCK can contain any arbitrary expression, in particular,
278 subscripted expressions:
279
280     &{ $dispatch{$index} }(1,2,3);      # call correct routine 
281
282 Because of being able to omit the curlies for the simple case of C<$$x>,
283 people often make the mistake of viewing the dereferencing symbols as
284 proper operators, and wonder about their precedence.  If they were,
285 though, you could use parens instead of braces.  That's not the case.
286 Consider the difference below; case 0 is a short-hand version of case 1,
287 I<NOT> case 2:
288
289     $$hashref{"KEY"}   = "VALUE";       # CASE 0
290     ${$hashref}{"KEY"} = "VALUE";       # CASE 1
291     ${$hashref{"KEY"}} = "VALUE";       # CASE 2
292     ${$hashref->{"KEY"}} = "VALUE";     # CASE 3
293
294 Case 2 is also deceptive in that you're accessing a variable
295 called %hashref, not dereferencing through $hashref to the hash
296 it's presumably referencing.  That would be case 3.
297
298 =item 3.
299
300 The case of individual array elements arises often enough that it gets
301 cumbersome to use method 2.  As a form of syntactic sugar, the two
302 lines like that above can be written:
303
304     $arrayref->[0] = "January";
305     $hashref->{"KEY"} = "VALUE";
306
307 The left side of the array can be any expression returning a reference,
308 including a previous dereference.  Note that C<$array[$x]> is I<NOT> the
309 same thing as C<$array-E<gt>[$x]> here:
310
311     $array[$x]->{"foo"}->[0] = "January";
312
313 This is one of the cases we mentioned earlier in which references could
314 spring into existence when in an lvalue context.  Before this
315 statement, C<$array[$x]> may have been undefined.  If so, it's
316 automatically defined with a hash reference so that we can look up
317 C<{"foo"}> in it.  Likewise C<$array[$x]-E<gt>{"foo"}> will automatically get
318 defined with an array reference so that we can look up C<[0]> in it.
319
320 One more thing here.  The arrow is optional I<BETWEEN> brackets
321 subscripts, so you can shrink the above down to
322
323     $array[$x]{"foo"}[0] = "January";
324
325 Which, in the degenerate case of using only ordinary arrays, gives you
326 multidimensional arrays just like C's:
327
328     $score[$x][$y][$z] += 42;
329
330 Well, okay, not entirely like C's arrays, actually.  C doesn't know how
331 to grow its arrays on demand.  Perl does.
332
333 =item 4.
334
335 If a reference happens to be a reference to an object, then there are
336 probably methods to access the things referred to, and you should probably
337 stick to those methods unless you're in the class package that defines the
338 object's methods.  In other words, be nice, and don't violate the object's
339 encapsulation without a very good reason.  Perl does not enforce
340 encapsulation.  We are not totalitarians here.  We do expect some basic
341 civility though.
342
343 =back
344
345 The ref() operator may be used to determine what type of thing the
346 reference is pointing to.  See L<perlfunc>.
347
348 The bless() operator may be used to associate a reference with a package
349 functioning as an object class.  See L<perlobj>.
350
351 A typeglob may be dereferenced the same way a reference can, since
352 the dereference syntax always indicates the kind of reference desired.
353 So C<${*foo}> and C<${\$foo}> both indicate the same scalar variable.
354
355 Here's a trick for interpolating a subroutine call into a string:
356
357     print "My sub returned @{[mysub(1,2,3)]} that time.\n";
358
359 The way it works is that when the C<@{...}> is seen in the double-quoted
360 string, it's evaluated as a block.  The block creates a reference to an
361 anonymous array containing the results of the call to C<mysub(1,2,3)>.  So
362 the whole block returns a reference to an array, which is then
363 dereferenced by C<@{...}> and stuck into the double-quoted string. This
364 chicanery is also useful for arbitrary expressions:
365
366     print "That yields @{[$n + 5]} widgets\n";
367
368 =head2 Symbolic references
369
370 We said that references spring into existence as necessary if they are
371 undefined, but we didn't say what happens if a value used as a
372 reference is already defined, but I<ISN'T> a hard reference.  If you
373 use it as a reference in this case, it'll be treated as a symbolic
374 reference.  That is, the value of the scalar is taken to be the I<NAME>
375 of a variable, rather than a direct link to a (possibly) anonymous
376 value.
377
378 People frequently expect it to work like this.  So it does.
379
380     $name = "foo";
381     $$name = 1;                 # Sets $foo
382     ${$name} = 2;               # Sets $foo
383     ${$name x 2} = 3;           # Sets $foofoo
384     $name->[0] = 4;             # Sets $foo[0]
385     @$name = ();                # Clears @foo
386     &$name();                   # Calls &foo() (as in Perl 4)
387     $pack = "THAT";
388     ${"${pack}::$name"} = 5;    # Sets $THAT::foo without eval
389
390 This is very powerful, and slightly dangerous, in that it's possible
391 to intend (with the utmost sincerity) to use a hard reference, and
392 accidentally use a symbolic reference instead.  To protect against
393 that, you can say
394
395     use strict 'refs';
396
397 and then only hard references will be allowed for the rest of the enclosing
398 block.  An inner block may countermand that with 
399
400     no strict 'refs';
401
402 Only package variables are visible to symbolic references.  Lexical
403 variables (declared with my()) aren't in a symbol table, and thus are
404 invisible to this mechanism.  For example:
405
406     local($value) = 10;
407     $ref = \$value;
408     {
409         my $value = 20;
410         print $$ref;
411     } 
412
413 This will still print 10, not 20.  Remember that local() affects package
414 variables, which are all "global" to the package.
415
416 =head2 Not-so-symbolic references
417
418 A new feature contributing to readability in 5.001 is that the brackets
419 around a symbolic reference behave more like quotes, just as they
420 always have within a string.  That is,
421
422     $push = "pop on ";
423     print "${push}over";
424
425 has always meant to print "pop on over", despite the fact that push is
426 a reserved word.  This has been generalized to work the same outside
427 of quotes, so that
428
429     print ${push} . "over";
430
431 and even
432
433     print ${ push } . "over";
434
435 will have the same effect.  (This would have been a syntax error in
436 5.000, though Perl 4 allowed it in the spaceless form.)  Note that this
437 construct is I<not> considered to be a symbolic reference when you're
438 using strict refs:
439
440     use strict 'refs';
441     ${ bareword };      # Okay, means $bareword.
442     ${ "bareword" };    # Error, symbolic reference.
443
444 Similarly, because of all the subscripting that is done using single
445 words, we've applied the same rule to any bareword that is used for
446 subscripting a hash.  So now, instead of writing
447
448     $array{ "aaa" }{ "bbb" }{ "ccc" }
449
450 you can just write
451
452     $array{ aaa }{ bbb }{ ccc }
453
454 and not worry about whether the subscripts are reserved words.  In the
455 rare event that you do wish to do something like
456
457     $array{ shift }
458
459 you can force interpretation as a reserved word by adding anything that
460 makes it more than a bareword:
461
462     $array{ shift() }
463     $array{ +shift }
464     $array{ shift @_ }
465
466 The B<-w> switch will warn you if it interprets a reserved word as a string.
467 But it will no longer warn you about using lowercase words, since the
468 string is effectively quoted.
469
470 =head1 WARNING
471
472 You may not (usefully) use a reference as the key to a hash.  It will be
473 converted into a string:
474
475     $x{ \$a } = $a;
476
477 If you try to dereference the key, it won't do a hard dereference, and 
478 you won't accomplish what you're attempting.  You might want to do something
479 more like
480
481     $r = \@a;
482     $x{ $r } = $r;
483
484 And then at least you can use the values(), which will be
485 real refs, instead of the keys(), which won't.
486
487 =head1 SEE ALSO
488
489 Besides the obvious documents, source code can be instructive.
490 Some rather pathological examples of the use of references can be found
491 in the F<t/op/ref.t> regression test in the Perl source directory.
492
493 See also L<perldsc> and L<perllol> for how to use references to create
494 complex data structures, and L<perlobj> for how to use them to create
495 objects.