a7c7f438d828191e0e89f7fe23f3b1d7c124408f
[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   = \*STDOUT;
57
58
59 =item 2.
60
61 A reference to an anonymous array can be constructed using square
62 brackets:
63
64     $arrayref = [1, 2, ['a', 'b', 'c']];
65
66 Here we've constructed a reference to an anonymous array of three elements
67 whose final element is itself reference to another anonymous array of three
68 elements.  (The multidimensional syntax described later can be used to
69 access this.  For example, after the above, C<$arrayref-E<gt>[2][1]> would have
70 the value "b".)
71
72 Note that taking a reference to an enumerated list is not the same
73 as using square brackets--instead it's the same as creating
74 a list of references!
75
76     @list = (\$a, \@b, \%c);  
77     @list = \($a, @b, %c);      # same thing!
78
79 As a special case, C<\(@foo)> returns a list of references to the contents 
80 of C<@foo>, not a reference to C<@foo> itself.  Likewise for C<%foo>.
81
82 =item 3.
83
84 A reference to an anonymous hash can be constructed using curly
85 brackets:
86
87     $hashref = {
88         'Adam'  => 'Eve',
89         'Clyde' => 'Bonnie',
90     };
91
92 Anonymous hash and array constructors can be intermixed freely to
93 produce as complicated a structure as you want.  The multidimensional
94 syntax described below works for these too.  The values above are
95 literals, but variables and expressions would work just as well, because
96 assignment operators in Perl (even within local() or my()) are executable
97 statements, not compile-time declarations.
98
99 Because curly brackets (braces) are used for several other things
100 including BLOCKs, you may occasionally have to disambiguate braces at the
101 beginning of a statement by putting a C<+> or a C<return> in front so
102 that Perl realizes the opening brace isn't starting a BLOCK.  The economy and
103 mnemonic value of using curlies is deemed worth this occasional extra
104 hassle.
105
106 For example, if you wanted a function to make a new hash and return a
107 reference to it, you have these options:
108
109     sub hashem {        { @_ } }   # silently wrong
110     sub hashem {       +{ @_ } }   # ok
111     sub hashem { return { @_ } }   # ok
112
113 =item 4.
114
115 A reference to an anonymous subroutine can be constructed by using
116 C<sub> without a subname:
117
118     $coderef = sub { print "Boink!\n" };
119
120 Note the presence of the semicolon.  Except for the fact that the code
121 inside isn't executed immediately, a C<sub {}> is not so much a
122 declaration as it is an operator, like C<do{}> or C<eval{}>.  (However, no
123 matter how many times you execute that line (unless you're in an
124 C<eval("...")>), C<$coderef> will still have a reference to the I<SAME>
125 anonymous subroutine.)
126
127 Anonymous subroutines act as closures with respect to my() variables,
128 that is, variables visible lexically within the current scope.  Closure
129 is a notion out of the Lisp world that says if you define an anonymous
130 function in a particular lexical context, it pretends to run in that
131 context even when it's called outside of the context.
132
133 In human terms, it's a funny way of passing arguments to a subroutine when
134 you define it as well as when you call it.  It's useful for setting up
135 little bits of code to run later, such as callbacks.  You can even
136 do object-oriented stuff with it, though Perl provides a different
137 mechanism to do that already--see L<perlobj>.
138
139 You can also think of closure as a way to write a subroutine template without
140 using eval.  (In fact, in version 5.000, eval was the I<only> way to get
141 closures.  You may wish to use "require 5.001" if you use closures.)
142
143 Here's a small example of how closures works:
144
145     sub newprint {
146         my $x = shift;
147         return sub { my $y = shift; print "$x, $y!\n"; };
148     }
149     $h = newprint("Howdy");
150     $g = newprint("Greetings");
151
152     # Time passes...
153
154     &$h("world");
155     &$g("earthlings");
156
157 This prints
158
159     Howdy, world!
160     Greetings, earthlings!
161
162 Note particularly that $x continues to refer to the value passed into
163 newprint() I<despite> the fact that the "my $x" has seemingly gone out of
164 scope by the time the anonymous subroutine runs.  That's what closure
165 is all about.
166
167 This only applies to lexical variables, by the way.  Dynamic variables
168 continue to work as they have always worked.  Closure is not something
169 that most Perl programmers need trouble themselves about to begin with.
170
171 =item 5.
172
173 References are often returned by special subroutines called constructors.
174 Perl objects are just references to a special kind of object that happens to know
175 which package it's associated with.  Constructors are just special
176 subroutines that know how to create that association.  They do so by
177 starting with an ordinary reference, and it remains an ordinary reference
178 even while it's also being an object.  Constructors are customarily
179 named new(), but don't have to be:
180
181     $objref = new Doggie (Tail => 'short', Ears => 'long');
182
183 =item 6.
184
185 References of the appropriate type can spring into existence if you
186 dereference them in a context that assumes they exist.  Since we haven't
187 talked about dereferencing yet, we can't show you any examples yet.
188
189 =item 7.
190
191 References to filehandles can be created by taking a reference to 
192 a typeglob.  This is currently the best way to pass filehandles into or
193 out of subroutines, or to store them in larger data structures.
194
195     splutter(\*STDOUT);
196     sub splutter {
197         my $fh = shift;
198         print $fh "her um well a hmmm\n";
199     }
200
201     $rec = get_rec(\*STDIN);
202     sub get_rec {
203         my $fh = shift;
204         return scalar <$fh>;
205     }
206
207 =back
208
209 That's it for creating references.  By now you're probably dying to
210 know how to use references to get back to your long-lost data.  There
211 are several basic methods.
212
213 =over 4
214
215 =item 1.
216
217 Anywhere you'd put an identifier (or chain of identifiers) as part
218 of a variable or subroutine name, you can replace the identifier with
219 a simple scalar variable containing a reference of the correct type:
220
221     $bar = $$scalarref;
222     push(@$arrayref, $filename);
223     $$arrayref[0] = "January";
224     $$hashref{"KEY"} = "VALUE";
225     &$coderef(1,2,3);
226     print $globref "output\n";
227
228 It's important to understand that we are specifically I<NOT> dereferencing
229 C<$arrayref[0]> or C<$hashref{"KEY"}> there.  The dereference of the
230 scalar variable happens I<BEFORE> it does any key lookups.  Anything more
231 complicated than a simple scalar variable must use methods 2 or 3 below.
232 However, a "simple scalar" includes an identifier that itself uses method
233 1 recursively.  Therefore, the following prints "howdy".
234
235     $refrefref = \\\"howdy";
236     print $$$$refrefref;
237
238 =item 2.
239
240 Anywhere you'd put an identifier (or chain of identifiers) as part of a
241 variable or subroutine name, you can replace the identifier with a
242 BLOCK returning a reference of the correct type.  In other words, the
243 previous examples could be written like this:
244
245     $bar = ${$scalarref};
246     push(@{$arrayref}, $filename);
247     ${$arrayref}[0] = "January";
248     ${$hashref}{"KEY"} = "VALUE";
249     &{$coderef}(1,2,3);
250     $globref->print("output\n");  # iff you use FileHandle
251
252 Admittedly, it's a little silly to use the curlies in this case, but
253 the BLOCK can contain any arbitrary expression, in particular,
254 subscripted expressions:
255
256     &{ $dispatch{$index} }(1,2,3);      # call correct routine 
257
258 Because of being able to omit the curlies for the simple case of C<$$x>,
259 people often make the mistake of viewing the dereferencing symbols as
260 proper operators, and wonder about their precedence.  If they were,
261 though, you could use parens instead of braces.  That's not the case.
262 Consider the difference below; case 0 is a short-hand version of case 1,
263 I<NOT> case 2:
264
265     $$hashref{"KEY"}   = "VALUE";       # CASE 0
266     ${$hashref}{"KEY"} = "VALUE";       # CASE 1
267     ${$hashref{"KEY"}} = "VALUE";       # CASE 2
268     ${$hashref->{"KEY"}} = "VALUE";     # CASE 3
269
270 Case 2 is also deceptive in that you're accessing a variable
271 called %hashref, not dereferencing through $hashref to the hash
272 it's presumably referencing.  That would be case 3.
273
274 =item 3.
275
276 The case of individual array elements arises often enough that it gets
277 cumbersome to use method 2.  As a form of syntactic sugar, the two
278 lines like that above can be written:
279
280     $arrayref->[0] = "January";
281     $hashref->{"KEY"} = "VALUE";
282
283 The left side of the array can be any expression returning a reference,
284 including a previous dereference.  Note that C<$array[$x]> is I<NOT> the
285 same thing as C<$array-E<gt>[$x]> here:
286
287     $array[$x]->{"foo"}->[0] = "January";
288
289 This is one of the cases we mentioned earlier in which references could
290 spring into existence when in an lvalue context.  Before this
291 statement, C<$array[$x]> may have been undefined.  If so, it's
292 automatically defined with a hash reference so that we can look up
293 C<{"foo"}> in it.  Likewise C<$array[$x]-E<gt>{"foo"}> will automatically get
294 defined with an array reference so that we can look up C<[0]> in it.
295
296 One more thing here.  The arrow is optional I<BETWEEN> brackets
297 subscripts, so you can shrink the above down to
298
299     $array[$x]{"foo"}[0] = "January";
300
301 Which, in the degenerate case of using only ordinary arrays, gives you
302 multidimensional arrays just like C's:
303
304     $score[$x][$y][$z] += 42;
305
306 Well, okay, not entirely like C's arrays, actually.  C doesn't know how
307 to grow its arrays on demand.  Perl does.
308
309 =item 4.
310
311 If a reference happens to be a reference to an object, then there are
312 probably methods to access the things referred to, and you should probably
313 stick to those methods unless you're in the class package that defines the
314 object's methods.  In other words, be nice, and don't violate the object's
315 encapsulation without a very good reason.  Perl does not enforce
316 encapsulation.  We are not totalitarians here.  We do expect some basic
317 civility though.
318
319 =back
320
321 The ref() operator may be used to determine what type of thing the
322 reference is pointing to.  See L<perlfunc>.
323
324 The bless() operator may be used to associate a reference with a package
325 functioning as an object class.  See L<perlobj>.
326
327 A typeglob may be dereferenced the same way a reference can, since
328 the dereference syntax always indicates the kind of reference desired.
329 So C<${*foo}> and C<${\$foo}> both indicate the same scalar variable.
330
331 Here's a trick for interpolating a subroutine call into a string:
332
333     print "My sub returned @{[mysub(1,2,3)]} that time.\n";
334
335 The way it works is that when the C<@{...}> is seen in the double-quoted
336 string, it's evaluated as a block.  The block creates a reference to an
337 anonymous array containing the results of the call to C<mysub(1,2,3)>.  So
338 the whole block returns a reference to an array, which is then
339 dereferenced by C<@{...}> and stuck into the double-quoted string. This
340 chicanery is also useful for arbitrary expressions:
341
342     print "That yields @{[$n + 5]} widgets\n";
343
344 =head2 Symbolic references
345
346 We said that references spring into existence as necessary if they are
347 undefined, but we didn't say what happens if a value used as a
348 reference is already defined, but I<ISN'T> a hard reference.  If you
349 use it as a reference in this case, it'll be treated as a symbolic
350 reference.  That is, the value of the scalar is taken to be the I<NAME>
351 of a variable, rather than a direct link to a (possibly) anonymous
352 value.
353
354 People frequently expect it to work like this.  So it does.
355
356     $name = "foo";
357     $$name = 1;                 # Sets $foo
358     ${$name} = 2;               # Sets $foo
359     ${$name x 2} = 3;           # Sets $foofoo
360     $name->[0] = 4;             # Sets $foo[0]
361     @$name = ();                # Clears @foo
362     &$name();                   # Calls &foo() (as in Perl 4)
363     $pack = "THAT";
364     ${"${pack}::$name"} = 5;    # Sets $THAT::foo without eval
365
366 This is very powerful, and slightly dangerous, in that it's possible
367 to intend (with the utmost sincerity) to use a hard reference, and
368 accidentally use a symbolic reference instead.  To protect against
369 that, you can say
370
371     use strict 'refs';
372
373 and then only hard references will be allowed for the rest of the enclosing
374 block.  An inner block may countermand that with 
375
376     no strict 'refs';
377
378 Only package variables are visible to symbolic references.  Lexical
379 variables (declared with my()) aren't in a symbol table, and thus are
380 invisible to this mechanism.  For example:
381
382     local($value) = 10;
383     $ref = \$value;
384     {
385         my $value = 20;
386         print $$ref;
387     } 
388
389 This will still print 10, not 20.  Remember that local() affects package
390 variables, which are all "global" to the package.
391
392 =head2 Not-so-symbolic references
393
394 A new feature contributing to readability in 5.001 is that the brackets
395 around a symbolic reference behave more like quotes, just as they
396 always have within a string.  That is,
397
398     $push = "pop on ";
399     print "${push}over";
400
401 has always meant to print "pop on over", despite the fact that push is
402 a reserved word.  This has been generalized to work the same outside
403 of quotes, so that
404
405     print ${push} . "over";
406
407 and even
408
409     print ${ push } . "over";
410
411 will have the same effect.  (This would have been a syntax error in
412 5.000, though Perl 4 allowed it in the spaceless form.)  Note that this
413 construct is I<not> considered to be a symbolic reference when you're
414 using strict refs:
415
416     use strict 'refs';
417     ${ bareword };      # Okay, means $bareword.
418     ${ "bareword" };    # Error, symbolic reference.
419
420 Similarly, because of all the subscripting that is done using single
421 words, we've applied the same rule to any bareword that is used for
422 subscripting a hash.  So now, instead of writing
423
424     $array{ "aaa" }{ "bbb" }{ "ccc" }
425
426 you can just write
427
428     $array{ aaa }{ bbb }{ ccc }
429
430 and not worry about whether the subscripts are reserved words.  In the
431 rare event that you do wish to do something like
432
433     $array{ shift }
434
435 you can force interpretation as a reserved word by adding anything that
436 makes it more than a bareword:
437
438     $array{ shift() }
439     $array{ +shift }
440     $array{ shift @_ }
441
442 The B<-w> switch will warn you if it interprets a reserved word as a string.
443 But it will no longer warn you about using lowercase words, since the
444 string is effectively quoted.
445
446 =head1 WARNING
447
448 You may not (usefully) use a reference as the key to a hash.  It will be
449 converted into a string:
450
451     $x{ \$a } = $a;
452
453 If you try to dereference the key, it won't do a hard dereference, and 
454 you won't accomplish what you're attempting.  You might want to do something
455 more like
456
457     $r = \@a;
458     $x{ $r } = $r;
459
460 And then at least you can use the values(), which will be
461 real refs, instead of the keys(), which won't.
462
463 =head1 SEE ALSO
464
465 Besides the obvious documents, source code can be instructive.
466 Some rather pathological examples of the use of references can be found
467 in the F<t/op/ref.t> regression test in the Perl source directory.
468
469 See also L<perldsc> and L<perllol> for how to use references to create
470 complex data structures, and L<perlobj> for how to use them to create
471 objects.