Use PERL=../miniperl
[p5sagit/p5-mst-13.2.git] / pod / perltie.pod
1 =head1 NAME
2
3 perltie - how to hide an object class in a simple variable
4
5 =head1 SYNOPSIS
6
7  tie VARIABLE, CLASSNAME, LIST
8
9  untie VARIABLE
10
11 =head1 DESCRIPTION
12
13 Prior to release 5.0 of Perl, a programmer could use dbmopen()
14 to magically connect an on-disk database in the standard Unix dbm(3x)
15 format to a %HASH in their program.  However, their Perl was either
16 built with one particular dbm library or another, but not both, and
17 you couldn't extend this mechanism to other packages or types of variables.
18
19 Now you can.
20
21 The tie() function binds a variable to a class (package) that will provide
22 the implementation for access methods for that variable.  Once this magic
23 has been performed, accessing a tied variable automatically triggers
24 method calls in the proper class.  All of the complexity of the class is
25 hidden behind magic methods calls.  The method names are in ALL CAPS,
26 which is a convention that Perl uses to indicate that they're called
27 implicitly rather than explicitly--just like the BEGIN() and END()
28 functions.
29
30 In the tie() call, C<VARIABLE> is the name of the variable to be
31 enchanted.  C<CLASSNAME> is the name of a class implementing objects of
32 the correct type.  Any additional arguments in the C<LIST> are passed to
33 the appropriate constructor method for that class--meaning TIESCALAR(),
34 TIEARRAY(), or TIEHASH().  (Typically these are arguments such as might be
35 passed to the dbminit() function of C.) The object returned by the "new"
36 method is also returned by the tie() function, which would be useful if
37 you wanted to access other methods in C<CLASSNAME>. (You don't actually
38 have to return a reference to a right "type" (e.g. HASH or C<CLASSNAME>)
39 so long as it's a properly blessed object.)
40
41
42 Unlike dbmopen(), the tie() function will not C<use> or C<require> a module
43 for you--you need to do that explicitly yourself.
44
45 =head2 Tying Scalars
46
47 A class implementing a tied scalar should define the following methods:
48 TIESCALAR, FETCH, STORE, and possibly DESTROY.
49
50 Let's look at each in turn, using as an example a tie class for
51 scalars that allows the user to do something like:
52
53     tie $his_speed, 'Nice', getppid();
54     tie $my_speed,  'Nice', $$;
55
56 And now whenever either of those variables is accessed, its current
57 system priority is retrieved and returned.  If those variables are set,
58 then the process's priority is changed!
59
60 We'll use Jarkko Hietaniemi F<E<lt>Jarkko.Hietaniemi@hut.fiE<gt>>'s
61 BSD::Resource class (not included) to access the PRIO_PROCESS, PRIO_MIN,
62 and PRIO_MAX constants from your system, as well as the getpriority() and
63 setpriority() system calls.  Here's the preamble of the class.
64
65     package Nice;
66     use Carp;
67     use BSD::Resource;
68     use strict;
69     $Nice::DEBUG = 0 unless defined $Nice::DEBUG;
70
71 =over
72
73 =item TIESCALAR classname, LIST
74
75 This is the constructor for the class.  That means it is
76 expected to return a blessed reference to a new scalar
77 (probably anonymous) that it's creating.  For example:
78
79     sub TIESCALAR {
80         my $class = shift;
81         my $pid = shift || $$; # 0 means me
82
83         if ($pid !~ /^\d+$/) {
84             carp "Nice::TieScalar got non-numeric pid $pid" if $^W;
85             return undef;
86         }
87
88         unless (kill 0, $pid) { # EPERM or ERSCH, no doubt
89             carp "Nice::TieScalar got bad pid $pid: $!" if $^W;
90             return undef;
91         }
92
93         return bless \$pid, $class;
94     }
95
96 This tie class has chosen to return an error rather than raising an
97 exception if its constructor should fail.  While this is how dbmopen() works,
98 other classes may well not wish to be so forgiving.  It checks the global
99 variable C<$^W> to see whether to emit a bit of noise anyway.
100
101 =item FETCH this
102
103 This method will be triggered every time the tied variable is accessed
104 (read).  It takes no arguments beyond its self reference, which is the
105 object representing the scalar we're dealing with.  Since in this case
106 we're just using a SCALAR ref for the tied scalar object, a simple $$self
107 allows the method to get at the real value stored there.  In our example
108 below, that real value is the process ID to which we've tied our variable.
109
110     sub FETCH {
111         my $self = shift;
112         confess "wrong type" unless ref $self;
113         croak "usage error" if @_;
114         my $nicety;
115         local($!) = 0;
116         $nicety = getpriority(PRIO_PROCESS, $$self);
117         if ($!) { croak "getpriority failed: $!" }
118         return $nicety;
119     }
120
121 This time we've decided to blow up (raise an exception) if the renice
122 fails--there's no place for us to return an error otherwise, and it's
123 probably the right thing to do.
124
125 =item STORE this, value
126
127 This method will be triggered every time the tied variable is set
128 (assigned).  Beyond its self reference, it also expects one (and only one)
129 argument--the new value the user is trying to assign.
130
131     sub STORE {
132         my $self = shift;
133         confess "wrong type" unless ref $self;
134         my $new_nicety = shift;
135         croak "usage error" if @_;
136
137         if ($new_nicety < PRIO_MIN) {
138             carp sprintf
139               "WARNING: priority %d less than minimum system priority %d",
140                   $new_nicety, PRIO_MIN if $^W;
141             $new_nicety = PRIO_MIN;
142         }
143
144         if ($new_nicety > PRIO_MAX) {
145             carp sprintf
146               "WARNING: priority %d greater than maximum system priority %d",
147                   $new_nicety, PRIO_MAX if $^W;
148             $new_nicety = PRIO_MAX;
149         }
150
151         unless (defined setpriority(PRIO_PROCESS, $$self, $new_nicety)) {
152             confess "setpriority failed: $!";
153         }
154         return $new_nicety;
155     }
156
157 =item DESTROY this
158
159 This method will be triggered when the tied variable needs to be destructed.
160 As with other object classes, such a method is seldom ncessary, since Perl
161 deallocates its moribund object's memory for you automatically--this isn't
162 C++, you know.  We'll use a DESTROY method here for debugging purposes only.
163
164     sub DESTROY {
165         my $self = shift;
166         confess "wrong type" unless ref $self;
167         carp "[ Nice::DESTROY pid $$self ]" if $Nice::DEBUG;
168     }
169
170 =back
171
172 That's about all there is to it.  Actually, it's more than all there
173 is to it, since we've done a few nice things here for the sake
174 of completeness, robustness, and general aesthetics.  Simpler
175 TIESCALAR classes are certainly possible.
176
177 =head2 Tying Arrays
178
179 A class implementing a tied ordinary array should define the following
180 methods: TIEARRAY, FETCH, STORE, and perhaps DESTROY.
181
182 B<WARNING>: Tied arrays are I<incomplete>.  They are also distinctly lacking
183 something for the C<$#ARRAY> access (which is hard, as it's an lvalue), as
184 well as the other obvious array functions, like push(), pop(), shift(),
185 unshift(), and splice().
186
187 For this discussion, we'll implement an array whose indices are fixed at
188 its creation.  If you try to access anything beyond those bounds, you'll
189 take an exception.  (Well, if you access an individual element; an
190 aggregate assignment would be missed.) For example:
191
192     require Bounded_Array;
193     tie @ary, Bounded_Array, 2;
194     $| = 1;
195     for $i (0 .. 10) {
196         print "setting index $i: ";
197         $ary[$i] = 10 * $i;
198         $ary[$i] = 10 * $i;
199         print "value of elt $i now $ary[$i]\n";
200     }
201
202 The preamble code for the class is as follows:
203
204     package Bounded_Array;
205     use Carp;
206     use strict;
207
208 =over
209
210 =item TIEARRAY classname, LIST
211
212 This is the constructor for the class.  That means it is expected to
213 return a blessed reference through which the new array (probably an
214 anonymous ARRAY ref) will be accessed.
215
216 In our example, just to show you that you don't I<really> have to return an
217 ARRAY reference, we'll choose a HASH reference to represent our object.
218 A HASH works out well as a generic record type: the C<{BOUND}> field will
219 store the maximum bound allowed, and the C<{ARRAY} field will hold the
220 true ARRAY ref.  If someone outside the class tries to dereference the
221 object returned (doubtless thinking it an ARRAY ref), they'll blow up.
222 This just goes to show you that you should respect an object's privacy.
223
224     sub TIEARRAY {
225         my $class = shift;
226         my $bound = shift;
227         confess "usage: tie(\@ary, 'Bounded_Array', max_subscript)"
228             if @_ || $bound =~ /\D/;
229         return bless {
230             BOUND => $bound,
231             ARRAY => [],
232         }, $class;
233     }
234
235 =item FETCH this, index
236
237 This method will be triggered every time an individual element the tied array
238 is accessed (read).  It takes one argument beyond its self reference: the
239 index whose value we're trying to fetch.
240
241     sub FETCH {
242       my($self,$idx) = @_;
243       if ($idx > $self->{BOUND}) {
244         confess "Array OOB: $idx > $self->{BOUND}";
245       }
246       return $self->{ARRAY}[$idx];
247     }
248
249 As you may have noticed, the name of the FETCH method (et al.) is the same
250 for all accesses, even though the constructors differ in names (TIESCALAR
251 vs TIEARRAY).  While in theory you could have the same class servicing
252 several tied types, in practice this becomes cumbersome, and it's easiest
253 to simply keep them at one tie type per class.
254
255 =item STORE this, index, value
256
257 This method will be triggered every time an element in the tied array is set
258 (written).  It takes two arguments beyond its self reference: the index at
259 which we're trying to store something and the value we're trying to put
260 there.  For example:
261
262     sub STORE {
263       my($self, $idx, $value) = @_;
264       print "[STORE $value at $idx]\n" if _debug;
265       if ($idx > $self->{BOUND} ) {
266         confess "Array OOB: $idx > $self->{BOUND}";
267       }
268       return $self->{ARRAY}[$idx] = $value;
269     }
270
271 =item DESTROY this
272
273 This method will be triggered when the tied variable needs to be destructed.
274 As with the sclar tie class, this is almost never needed in a
275 language that does its own garbage collection, so this time we'll
276 just leave it out.
277
278 =back
279
280 The code we presented at the top of the tied array class accesses many
281 elements of the array, far more than we've set the bounds to.  Therefore,
282 it will blow up once they try to access beyond the 2nd element of @ary, as
283 the following output demonstrates:
284
285     setting index 0: value of elt 0 now 0
286     setting index 1: value of elt 1 now 10
287     setting index 2: value of elt 2 now 20
288     setting index 3: Array OOB: 3 > 2 at Bounded_Array.pm line 39
289             Bounded_Array::FETCH called at testba line 12
290
291 =head2 Tying Hashes
292
293 As the first Perl data type to be tied (see dbmopen()), associative arrays
294 have the most complete and useful tie() implementation.  A class
295 implementing a tied associative array should define the following
296 methods:  TIEHASH is the constructor.  FETCH and STORE access the key and
297 value pairs.  EXISTS reports whether a key is present in the hash, and
298 DELETE deletes one.  CLEAR empties the hash by deleting all the key and
299 value pairs.  FIRSTKEY and NEXTKEY implement the keys() and each()
300 functions to iterate over all the keys.  And DESTROY is called when the
301 tied variable is garbage collected.
302
303 If this seems like a lot, then feel free to merely inherit
304 from the standard TieHash module for most of your methods, redefining only
305 the interesting ones.  See L<TieHash> for details.
306
307 Remember that Perl distinguishes between a key not existing in the hash,
308 and the key existing in the hash but having a corresponding value of
309 C<undef>.  The two possibilities can be tested with the C<exists()> and
310 C<defined()> functions.
311
312 Here's an example of a somewhat interesting tied hash class:  it gives you
313 a hash representing a particular user's dotfiles.  You index into the hash
314 with the name of the file (minus the dot) and you get back that dotfile's
315 contents.  For example:
316
317     use DotFiles;
318     tie %dot, DotFiles;
319     if ( $dot{profile} =~ /MANPATH/ ||
320          $dot{login}   =~ /MANPATH/ ||
321          $dot{cshrc}   =~ /MANPATH/    )
322     {
323         print "you seem to set your manpath\n";
324     }
325
326 Or here's another sample of using our tied class:
327
328     tie %him, DotFiles, 'daemon';
329     foreach $f ( keys %him ) {
330         printf "daemon dot file %s is size %d\n",
331             $f, length $him{$f};
332     }
333
334 In our tied hash DotFiles example, we use a regular
335 hash for the object containing several important
336 fields, of which only the C<{LIST}> field will be what the
337 user thinks of as the real hash.
338
339 =over 5
340
341 =item USER
342
343 whose dot files this object represents
344
345 =item HOME
346
347 where those dotfiles live
348
349 =item CLOBBER
350
351 whether we should try to change or remove those dot files
352
353 =item LIST
354
355 the hash of dotfile names and content mappings
356
357 =back
358
359 Here's the start of F<Dotfiles.pm>:
360
361     package DotFiles;
362     use Carp;
363     sub whowasi { (caller(1))[3] . '()' }
364     my $DEBUG = 0;
365     sub debug { $DEBUG = @_ ? shift : 1 }
366
367 For our example, we want to able to emit debugging info to help in tracing
368 during development.  We keep also one convenience function around
369 internally to help print out warnings; whowasi() returns the function name
370 that calls it.
371
372 Here are the methods for the DotFiles tied hash.
373
374 =over
375
376 =item TIEHASH classname, LIST
377
378 This is the constructor for the class.  That means it is expected to
379 return a blessed reference through which the new object (probably but not
380 necessarily an anonymous hash) will be accessed.
381
382 Here's the constructor:
383
384     sub TIEHASH {
385         my $self = shift;
386         my $user = shift || $>;
387         my $dotdir = shift || '';
388         croak "usage: @{[&whowasi]} [USER [DOTDIR]]" if @_;
389         $user = getpwuid($user) if $user =~ /^\d+$/;
390         my $dir = (getpwnam($user))[7]
391                 || croak "@{[&whowasi]}: no user $user";
392         $dir .= "/$dotdir" if $dotdir;
393
394         my $node = {
395             USER    => $user,
396             HOME    => $dir,
397             LIST    => {},
398             CLOBBER => 0,
399         };
400
401         opendir(DIR, $dir)
402                 || croak "@{[&whowasi]}: can't opendir $dir: $!";
403         foreach $dot ( grep /^\./ && -f "$dir/$_", readdir(DIR)) {
404             $dot =~ s/^\.//;
405             $node->{LIST}{$dot} = undef;
406         }
407         closedir DIR;
408         return bless $node, $self;
409     }
410
411 It's probably worth mentioning that if you're going to filetest the
412 return values out of a readdir, you'd better prepend the directory
413 in question.  Otherwise, since we didn't chdir() there, it would
414 have been testing the wrong file.  
415
416 =item FETCH this, key
417
418 This method will be triggered every time an element in the tied hash is
419 accessed (read).  It takes one argument beyond its self reference: the key
420 whose value we're trying to fetch.
421
422 Here's the fetch for our DotFiles example.
423
424     sub FETCH {
425         carp &whowasi if $DEBUG;
426         my $self = shift;
427         my $dot = shift;
428         my $dir = $self->{HOME};
429         my $file = "$dir/.$dot";
430
431         unless (exists $self->{LIST}->{$dot} || -f $file) {
432             carp "@{[&whowasi]}: no $dot file" if $DEBUG;
433             return undef;
434         }
435
436         if (defined $self->{LIST}->{$dot}) {
437             return $self->{LIST}->{$dot};
438         } else {
439             return $self->{LIST}->{$dot} = `cat $dir/.$dot`;
440         }
441     }
442
443 It was easy to write by having it call the Unix cat(1) command, but it
444 would probably be more portable to open the file manually (and somewhat
445 more efficient).  Of course, since dot files are a Unixy concept, we're
446 not that concerned.
447
448 =item STORE this, key, value
449
450 This method will be triggered every time an element in the tied hash is set
451 (written).  It takes two arguments beyond its self reference: the index at
452 which we're trying to store something, and the value we're trying to put
453 there.
454
455 Here in our DotFiles example, we'll be careful not to let
456 them try to overwrite the file unless they've called the clobber()
457 method on the original object reference returned by tie().
458
459     sub STORE {
460         carp &whowasi if $DEBUG;
461         my $self = shift;
462         my $dot = shift;
463         my $value = shift;
464         my $file = $self->{HOME} . "/.$dot";
465         my $user = $self->{USER};
466
467         croak "@{[&whowasi]}: $file not clobberable"
468             unless $self->{CLOBBER};
469
470         open(F, "> $file") || croak "can't open $file: $!";
471         print F $value;
472         close(F);
473     }
474
475 If they wanted to clobber something, they might say:
476
477     $ob = tie %daemon_dots, 'daemon';
478     $ob->clobber(1);
479     $daemon_dots{signature} = "A true daemon\n";
480
481 Where the clobber method is simply:
482
483     sub clobber {
484         my $self = shift;
485         $self->{CLOBBER} = @_ ? shift : 1;
486     }
487
488 =item DELETE this, key
489
490 This method is triggered when we remove an element from the hash,
491 typically by using the delete() function.  Again, we'll
492 be careful to check whether they really want to clobber files.
493
494     sub DELETE   {
495         carp &whowasi if $DEBUG;
496
497         my $self = shift;
498         my $dot = shift;
499         my $file = $self->{HOME} . "/.$dot";
500         croak "@{[&whowasi]}: won't remove file $file"
501             unless $self->{CLOBBER};
502         delete $self->{LIST}->{$dot};
503         unlink($file) || carp "@{[&whowasi]}: can't unlink $file: $!";
504     }
505
506 =item CLEAR this
507
508 This method is triggered when the whole hash is to be cleared, usually by
509 assigning the empty list to it.
510
511 In our example, that would remove all the user's dotfiles!  It's such a
512 dangerous thing that they'll have to set CLOBBER to something higher than
513 1 to make it happen.
514
515     sub CLEAR    {
516         carp &whowasi if $DEBUG;
517         my $self = shift;
518         croak "@{[&whowasi]}: won't remove all dotfiles for $self->{USER}"
519             unless $self->{CLOBBER} > 1;
520         my $dot;
521         foreach $dot ( keys %{$self->{LIST}}) {
522             $self->DELETE($dot);
523         }
524     }
525
526 =item EXISTS this, key
527
528 This method is triggered when the user uses the exists() function
529 on a particular hash.  In our example, we'll look at the C<{LIST}>
530 hash element for this:
531
532     sub EXISTS   {
533         carp &whowasi if $DEBUG;
534         my $self = shift;
535         my $dot = shift;
536         return exists $self->{LIST}->{$dot};
537     }
538
539 =item FIRSTKEY this
540
541 This method will be triggered when the user is going
542 to iterate through the hash, such as via a keys() or each()
543 call.
544
545     sub FIRSTKEY {
546         carp &whowasi if $DEBUG;
547         my $self = shift;
548         my $a = keys %{$self->{LIST}};
549         each %{$self->{LIST}}
550     }
551
552 =item NEXTKEY this, lastkey
553
554 This method gets triggered during a keys() or each() iteration.  It has a
555 second argument which is the last key that had been accessed.  This is
556 useful if you're carrying about ordering or calling the iterator from more
557 than one sequence, or not really storing things in a hash anywhere.
558
559 For our example, we our using a real hash so we'll just do the simple
560 thing, but we'll have to indirect through the LIST field.
561
562     sub NEXTKEY  {
563         carp &whowasi if $DEBUG;
564         my $self = shift;
565         return each %{ $self->{LIST} }
566     }
567
568 =item DESTROY this
569
570 This method is triggered when a tied hash is about to go out of
571 scope.  You don't really need it unless you're trying to add debugging
572 or have auxiliary state to clean up.  Here's a very simple function:
573
574     sub DESTROY  {
575         carp &whowasi if $DEBUG;
576     }
577
578 =back
579
580 Note that functions such as keys() and values() may return huge array
581 values when used on large objects, like DBM files.  You may prefer to
582 use the each() function to iterate over such.  Example:
583
584     # print out history file offsets
585     use NDBM_File;
586     tie(%HIST, NDBM_File, '/usr/lib/news/history', 1, 0);
587     while (($key,$val) = each %HIST) {
588         print $key, ' = ', unpack('L',$val), "\n";
589     }
590     untie(%HIST);
591
592 =head2 Tying FileHandles
593
594 This isn't implemented yet.  Sorry; maybe someday.
595
596 =head1 SEE ALSO
597
598 See L<DB_File> or L<Config> for some interesting tie() implementations.
599
600 =head1 BUGS
601
602 Tied arrays are I<incomplete>.  They are also distinctly lacking something
603 for the C<$#ARRAY> access (which is hard, as it's an lvalue), as well as
604 the other obvious array functions, like push(), pop(), shift(), unshift(),
605 and splice().
606
607 =head1 AUTHOR
608
609 Tom Christiansen