Clean up docmentation installation errors.
[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  $object = tied VARIABLE
10
11  untie VARIABLE
12
13 =head1 DESCRIPTION
14
15 Prior to release 5.0 of Perl, a programmer could use dbmopen()
16 to magically connect an on-disk database in the standard Unix dbm(3x)
17 format to a %HASH in their program.  However, their Perl was either
18 built with one particular dbm library or another, but not both, and
19 you couldn't extend this mechanism to other packages or types of variables.
20
21 Now you can.
22
23 The tie() function binds a variable to a class (package) that will provide
24 the implementation for access methods for that variable.  Once this magic
25 has been performed, accessing a tied variable automatically triggers
26 method calls in the proper class.  All of the complexity of the class is
27 hidden behind magic methods calls.  The method names are in ALL CAPS,
28 which is a convention that Perl uses to indicate that they're called
29 implicitly rather than explicitly--just like the BEGIN() and END()
30 functions.
31
32 In the tie() call, C<VARIABLE> is the name of the variable to be
33 enchanted.  C<CLASSNAME> is the name of a class implementing objects of
34 the correct type.  Any additional arguments in the C<LIST> are passed to
35 the appropriate constructor method for that class--meaning TIESCALAR(),
36 TIEARRAY(), or TIEHASH().  (Typically these are arguments such as might be
37 passed to the dbminit() function of C.) The object returned by the "new"
38 method is also returned by the tie() function, which would be useful if
39 you wanted to access other methods in C<CLASSNAME>. (You don't actually
40 have to return a reference to a right "type" (e.g. HASH or C<CLASSNAME>)
41 so long as it's a properly blessed object.)  You can also retrieve
42 a reference to the underlying object using the tied() function.
43
44 Unlike dbmopen(), the tie() function will not C<use> or C<require> a module
45 for you--you need to do that explicitly yourself.
46
47 =head2 Tying Scalars
48
49 A class implementing a tied scalar should define the following methods:
50 TIESCALAR, FETCH, STORE, and possibly DESTROY.
51
52 Let's look at each in turn, using as an example a tie class for
53 scalars that allows the user to do something like:
54
55     tie $his_speed, 'Nice', getppid();
56     tie $my_speed,  'Nice', $$;
57
58 And now whenever either of those variables is accessed, its current
59 system priority is retrieved and returned.  If those variables are set,
60 then the process's priority is changed!
61
62 We'll use Jarkko Hietaniemi F<E<lt>Jarkko.Hietaniemi@hut.fiE<gt>>'s
63 BSD::Resource class (not included) to access the PRIO_PROCESS, PRIO_MIN,
64 and PRIO_MAX constants from your system, as well as the getpriority() and
65 setpriority() system calls.  Here's the preamble of the class.
66
67     package Nice;
68     use Carp;
69     use BSD::Resource;
70     use strict;
71     $Nice::DEBUG = 0 unless defined $Nice::DEBUG;
72
73 =over
74
75 =item TIESCALAR classname, LIST
76
77 This is the constructor for the class.  That means it is
78 expected to return a blessed reference to a new scalar
79 (probably anonymous) that it's creating.  For example:
80
81     sub TIESCALAR {
82         my $class = shift;
83         my $pid = shift || $$; # 0 means me
84
85         if ($pid !~ /^\d+$/) {
86             carp "Nice::Tie::Scalar got non-numeric pid $pid" if $^W;
87             return undef;
88         }
89
90         unless (kill 0, $pid) { # EPERM or ERSCH, no doubt
91             carp "Nice::Tie::Scalar got bad pid $pid: $!" if $^W;
92             return undef;
93         }
94
95         return bless \$pid, $class;
96     }
97
98 This tie class has chosen to return an error rather than raising an
99 exception if its constructor should fail.  While this is how dbmopen() works,
100 other classes may well not wish to be so forgiving.  It checks the global
101 variable C<$^W> to see whether to emit a bit of noise anyway.
102
103 =item FETCH this
104
105 This method will be triggered every time the tied variable is accessed
106 (read).  It takes no arguments beyond its self reference, which is the
107 object representing the scalar we're dealing with.  Since in this case
108 we're just using a SCALAR ref for the tied scalar object, a simple $$self
109 allows the method to get at the real value stored there.  In our example
110 below, that real value is the process ID to which we've tied our variable.
111
112     sub FETCH {
113         my $self = shift;
114         confess "wrong type" unless ref $self;
115         croak "usage error" if @_;
116         my $nicety;
117         local($!) = 0;
118         $nicety = getpriority(PRIO_PROCESS, $$self);
119         if ($!) { croak "getpriority failed: $!" }
120         return $nicety;
121     }
122
123 This time we've decided to blow up (raise an exception) if the renice
124 fails--there's no place for us to return an error otherwise, and it's
125 probably the right thing to do.
126
127 =item STORE this, value
128
129 This method will be triggered every time the tied variable is set
130 (assigned).  Beyond its self reference, it also expects one (and only one)
131 argument--the new value the user is trying to assign.
132
133     sub STORE {
134         my $self = shift;
135         confess "wrong type" unless ref $self;
136         my $new_nicety = shift;
137         croak "usage error" if @_;
138
139         if ($new_nicety < PRIO_MIN) {
140             carp sprintf
141               "WARNING: priority %d less than minimum system priority %d",
142                   $new_nicety, PRIO_MIN if $^W;
143             $new_nicety = PRIO_MIN;
144         }
145
146         if ($new_nicety > PRIO_MAX) {
147             carp sprintf
148               "WARNING: priority %d greater than maximum system priority %d",
149                   $new_nicety, PRIO_MAX if $^W;
150             $new_nicety = PRIO_MAX;
151         }
152
153         unless (defined setpriority(PRIO_PROCESS, $$self, $new_nicety)) {
154             confess "setpriority failed: $!";
155         }
156         return $new_nicety;
157     }
158
159 =item DESTROY this
160
161 This method will be triggered when the tied variable needs to be destructed.
162 As with other object classes, such a method is seldom ncessary, since Perl
163 deallocates its moribund object's memory for you automatically--this isn't
164 C++, you know.  We'll use a DESTROY method here for debugging purposes only.
165
166     sub DESTROY {
167         my $self = shift;
168         confess "wrong type" unless ref $self;
169         carp "[ Nice::DESTROY pid $$self ]" if $Nice::DEBUG;
170     }
171
172 =back
173
174 That's about all there is to it.  Actually, it's more than all there
175 is to it, since we've done a few nice things here for the sake
176 of completeness, robustness, and general aesthetics.  Simpler
177 TIESCALAR classes are certainly possible.
178
179 =head2 Tying Arrays
180
181 A class implementing a tied ordinary array should define the following
182 methods: TIEARRAY, FETCH, STORE, and perhaps DESTROY.
183
184 B<WARNING>: Tied arrays are I<incomplete>.  They are also distinctly lacking
185 something for the C<$#ARRAY> access (which is hard, as it's an lvalue), as
186 well as the other obvious array functions, like push(), pop(), shift(),
187 unshift(), and splice().
188
189 For this discussion, we'll implement an array whose indices are fixed at
190 its creation.  If you try to access anything beyond those bounds, you'll
191 take an exception.  (Well, if you access an individual element; an
192 aggregate assignment would be missed.) For example:
193
194     require Bounded_Array;
195     tie @ary, 'Bounded_Array', 2;
196     $| = 1;
197     for $i (0 .. 10) {
198         print "setting index $i: ";
199         $ary[$i] = 10 * $i;
200         $ary[$i] = 10 * $i;
201         print "value of elt $i now $ary[$i]\n";
202     }
203
204 The preamble code for the class is as follows:
205
206     package Bounded_Array;
207     use Carp;
208     use strict;
209
210 =over
211
212 =item TIEARRAY classname, LIST
213
214 This is the constructor for the class.  That means it is expected to
215 return a blessed reference through which the new array (probably an
216 anonymous ARRAY ref) will be accessed.
217
218 In our example, just to show you that you don't I<really> have to return an
219 ARRAY reference, we'll choose a HASH reference to represent our object.
220 A HASH works out well as a generic record type: the C<{BOUND}> field will
221 store the maximum bound allowed, and the C<{ARRAY}> field will hold the
222 true ARRAY ref.  If someone outside the class tries to dereference the
223 object returned (doubtless thinking it an ARRAY ref), they'll blow up.
224 This just goes to show you that you should respect an object's privacy.
225
226     sub TIEARRAY {
227         my $class = shift;
228         my $bound = shift;
229         confess "usage: tie(\@ary, 'Bounded_Array', max_subscript)"
230             if @_ || $bound =~ /\D/;
231         return bless {
232             BOUND => $bound,
233             ARRAY => [],
234         }, $class;
235     }
236
237 =item FETCH this, index
238
239 This method will be triggered every time an individual element the tied array
240 is accessed (read).  It takes one argument beyond its self reference: the
241 index whose value we're trying to fetch.
242
243     sub FETCH {
244       my($self,$idx) = @_;
245       if ($idx > $self->{BOUND}) {
246         confess "Array OOB: $idx > $self->{BOUND}";
247       }
248       return $self->{ARRAY}[$idx];
249     }
250
251 As you may have noticed, the name of the FETCH method (et al.) is the same
252 for all accesses, even though the constructors differ in names (TIESCALAR
253 vs TIEARRAY).  While in theory you could have the same class servicing
254 several tied types, in practice this becomes cumbersome, and it's easiest
255 to simply keep them at one tie type per class.
256
257 =item STORE this, index, value
258
259 This method will be triggered every time an element in the tied array is set
260 (written).  It takes two arguments beyond its self reference: the index at
261 which we're trying to store something and the value we're trying to put
262 there.  For example:
263
264     sub STORE {
265       my($self, $idx, $value) = @_;
266       print "[STORE $value at $idx]\n" if _debug;
267       if ($idx > $self->{BOUND} ) {
268         confess "Array OOB: $idx > $self->{BOUND}";
269       }
270       return $self->{ARRAY}[$idx] = $value;
271     }
272
273 =item DESTROY this
274
275 This method will be triggered when the tied variable needs to be destructed.
276 As with the sclar tie class, this is almost never needed in a
277 language that does its own garbage collection, so this time we'll
278 just leave it out.
279
280 =back
281
282 The code we presented at the top of the tied array class accesses many
283 elements of the array, far more than we've set the bounds to.  Therefore,
284 it will blow up once they try to access beyond the 2nd element of @ary, as
285 the following output demonstrates:
286
287     setting index 0: value of elt 0 now 0
288     setting index 1: value of elt 1 now 10
289     setting index 2: value of elt 2 now 20
290     setting index 3: Array OOB: 3 > 2 at Bounded_Array.pm line 39
291             Bounded_Array::FETCH called at testba line 12
292
293 =head2 Tying Hashes
294
295 As the first Perl data type to be tied (see dbmopen()), associative arrays
296 have the most complete and useful tie() implementation.  A class
297 implementing a tied associative array should define the following
298 methods:  TIEHASH is the constructor.  FETCH and STORE access the key and
299 value pairs.  EXISTS reports whether a key is present in the hash, and
300 DELETE deletes one.  CLEAR empties the hash by deleting all the key and
301 value pairs.  FIRSTKEY and NEXTKEY implement the keys() and each()
302 functions to iterate over all the keys.  And DESTROY is called when the
303 tied variable is garbage collected.
304
305 If this seems like a lot, then feel free to merely inherit
306 from the standard Tie::Hash module for most of your methods, redefining only
307 the interesting ones.  See L<Tie::Hash> for details.
308
309 Remember that Perl distinguishes between a key not existing in the hash,
310 and the key existing in the hash but having a corresponding value of
311 C<undef>.  The two possibilities can be tested with the C<exists()> and
312 C<defined()> functions.
313
314 Here's an example of a somewhat interesting tied hash class:  it gives you
315 a hash representing a particular user's dotfiles.  You index into the hash
316 with the name of the file (minus the dot) and you get back that dotfile's
317 contents.  For example:
318
319     use DotFiles;
320     tie %dot, 'DotFiles';
321     if ( $dot{profile} =~ /MANPATH/ ||
322          $dot{login}   =~ /MANPATH/ ||
323          $dot{cshrc}   =~ /MANPATH/    )
324     {
325         print "you seem to set your manpath\n";
326     }
327
328 Or here's another sample of using our tied class:
329
330     tie %him, 'DotFiles', 'daemon';
331     foreach $f ( keys %him ) {
332         printf "daemon dot file %s is size %d\n",
333             $f, length $him{$f};
334     }
335
336 In our tied hash DotFiles example, we use a regular
337 hash for the object containing several important
338 fields, of which only the C<{LIST}> field will be what the
339 user thinks of as the real hash.
340
341 =over 5
342
343 =item USER
344
345 whose dot files this object represents
346
347 =item HOME
348
349 where those dotfiles live
350
351 =item CLOBBER
352
353 whether we should try to change or remove those dot files
354
355 =item LIST
356
357 the hash of dotfile names and content mappings
358
359 =back
360
361 Here's the start of F<Dotfiles.pm>:
362
363     package DotFiles;
364     use Carp;
365     sub whowasi { (caller(1))[3] . '()' }
366     my $DEBUG = 0;
367     sub debug { $DEBUG = @_ ? shift : 1 }
368
369 For our example, we want to able to emit debugging info to help in tracing
370 during development.  We keep also one convenience function around
371 internally to help print out warnings; whowasi() returns the function name
372 that calls it.
373
374 Here are the methods for the DotFiles tied hash.
375
376 =over
377
378 =item TIEHASH classname, LIST
379
380 This is the constructor for the class.  That means it is expected to
381 return a blessed reference through which the new object (probably but not
382 necessarily an anonymous hash) will be accessed.
383
384 Here's the constructor:
385
386     sub TIEHASH {
387         my $self = shift;
388         my $user = shift || $>;
389         my $dotdir = shift || '';
390         croak "usage: @{[&whowasi]} [USER [DOTDIR]]" if @_;
391         $user = getpwuid($user) if $user =~ /^\d+$/;
392         my $dir = (getpwnam($user))[7]
393                 || croak "@{[&whowasi]}: no user $user";
394         $dir .= "/$dotdir" if $dotdir;
395
396         my $node = {
397             USER    => $user,
398             HOME    => $dir,
399             LIST    => {},
400             CLOBBER => 0,
401         };
402
403         opendir(DIR, $dir)
404                 || croak "@{[&whowasi]}: can't opendir $dir: $!";
405         foreach $dot ( grep /^\./ && -f "$dir/$_", readdir(DIR)) {
406             $dot =~ s/^\.//;
407             $node->{LIST}{$dot} = undef;
408         }
409         closedir DIR;
410         return bless $node, $self;
411     }
412
413 It's probably worth mentioning that if you're going to filetest the
414 return values out of a readdir, you'd better prepend the directory
415 in question.  Otherwise, since we didn't chdir() there, it would
416 have been testing the wrong file.  
417
418 =item FETCH this, key
419
420 This method will be triggered every time an element in the tied hash is
421 accessed (read).  It takes one argument beyond its self reference: the key
422 whose value we're trying to fetch.
423
424 Here's the fetch for our DotFiles example.
425
426     sub FETCH {
427         carp &whowasi if $DEBUG;
428         my $self = shift;
429         my $dot = shift;
430         my $dir = $self->{HOME};
431         my $file = "$dir/.$dot";
432
433         unless (exists $self->{LIST}->{$dot} || -f $file) {
434             carp "@{[&whowasi]}: no $dot file" if $DEBUG;
435             return undef;
436         }
437
438         if (defined $self->{LIST}->{$dot}) {
439             return $self->{LIST}->{$dot};
440         } else {
441             return $self->{LIST}->{$dot} = `cat $dir/.$dot`;
442         }
443     }
444
445 It was easy to write by having it call the Unix cat(1) command, but it
446 would probably be more portable to open the file manually (and somewhat
447 more efficient).  Of course, since dot files are a Unixy concept, we're
448 not that concerned.
449
450 =item STORE this, key, value
451
452 This method will be triggered every time an element in the tied hash is set
453 (written).  It takes two arguments beyond its self reference: the index at
454 which we're trying to store something, and the value we're trying to put
455 there.
456
457 Here in our DotFiles example, we'll be careful not to let
458 them try to overwrite the file unless they've called the clobber()
459 method on the original object reference returned by tie().
460
461     sub STORE {
462         carp &whowasi if $DEBUG;
463         my $self = shift;
464         my $dot = shift;
465         my $value = shift;
466         my $file = $self->{HOME} . "/.$dot";
467         my $user = $self->{USER};
468
469         croak "@{[&whowasi]}: $file not clobberable"
470             unless $self->{CLOBBER};
471
472         open(F, "> $file") || croak "can't open $file: $!";
473         print F $value;
474         close(F);
475     }
476
477 If they wanted to clobber something, they might say:
478
479     $ob = tie %daemon_dots, 'daemon';
480     $ob->clobber(1);
481     $daemon_dots{signature} = "A true daemon\n";
482
483 Another way to lay hands on a reference to the underlying object is to
484 use the tied() function, so they might alternately have set clobber
485 using:
486
487     tie %daemon_dots, 'daemon';
488     tied(%daemon_dots)->clobber(1);
489
490 The clobber method is simply:
491
492     sub clobber {
493         my $self = shift;
494         $self->{CLOBBER} = @_ ? shift : 1;
495     }
496
497 =item DELETE this, key
498
499 This method is triggered when we remove an element from the hash,
500 typically by using the delete() function.  Again, we'll
501 be careful to check whether they really want to clobber files.
502
503     sub DELETE   {
504         carp &whowasi if $DEBUG;
505
506         my $self = shift;
507         my $dot = shift;
508         my $file = $self->{HOME} . "/.$dot";
509         croak "@{[&whowasi]}: won't remove file $file"
510             unless $self->{CLOBBER};
511         delete $self->{LIST}->{$dot};
512         my $success = unlink($file);
513         carp "@{[&whowasi]}: can't unlink $file: $!" unless $success;
514         $success;
515     }
516
517 The value returned by DELETE becomes the return value of the call
518 to delete().  If you want to emulate the normal behavior of delete(),
519 you should return whatever FETCH would have returned for this key.
520 In this example, we have chosen instead to return a value which tells
521 the caller whether the file was successfully deleted.
522
523 =item CLEAR this
524
525 This method is triggered when the whole hash is to be cleared, usually by
526 assigning the empty list to it.
527
528 In our example, that would remove all the user's dotfiles!  It's such a
529 dangerous thing that they'll have to set CLOBBER to something higher than
530 1 to make it happen.
531
532     sub CLEAR    {
533         carp &whowasi if $DEBUG;
534         my $self = shift;
535         croak "@{[&whowasi]}: won't remove all dotfiles for $self->{USER}"
536             unless $self->{CLOBBER} > 1;
537         my $dot;
538         foreach $dot ( keys %{$self->{LIST}}) {
539             $self->DELETE($dot);
540         }
541     }
542
543 =item EXISTS this, key
544
545 This method is triggered when the user uses the exists() function
546 on a particular hash.  In our example, we'll look at the C<{LIST}>
547 hash element for this:
548
549     sub EXISTS   {
550         carp &whowasi if $DEBUG;
551         my $self = shift;
552         my $dot = shift;
553         return exists $self->{LIST}->{$dot};
554     }
555
556 =item FIRSTKEY this
557
558 This method will be triggered when the user is going
559 to iterate through the hash, such as via a keys() or each()
560 call.
561
562     sub FIRSTKEY {
563         carp &whowasi if $DEBUG;
564         my $self = shift;
565         my $a = keys %{$self->{LIST}};          # reset each() iterator
566         each %{$self->{LIST}}
567     }
568
569 =item NEXTKEY this, lastkey
570
571 This method gets triggered during a keys() or each() iteration.  It has a
572 second argument which is the last key that had been accessed.  This is
573 useful if you're carrying about ordering or calling the iterator from more
574 than one sequence, or not really storing things in a hash anywhere.
575
576 For our example, we our using a real hash so we'll just do the simple
577 thing, but we'll have to indirect through the LIST field.
578
579     sub NEXTKEY  {
580         carp &whowasi if $DEBUG;
581         my $self = shift;
582         return each %{ $self->{LIST} }
583     }
584
585 =item DESTROY this
586
587 This method is triggered when a tied hash is about to go out of
588 scope.  You don't really need it unless you're trying to add debugging
589 or have auxiliary state to clean up.  Here's a very simple function:
590
591     sub DESTROY  {
592         carp &whowasi if $DEBUG;
593     }
594
595 =back
596
597 Note that functions such as keys() and values() may return huge array
598 values when used on large objects, like DBM files.  You may prefer to
599 use the each() function to iterate over such.  Example:
600
601     # print out history file offsets
602     use NDBM_File;
603     tie(%HIST, 'NDBM_File', '/usr/lib/news/history', 1, 0);
604     while (($key,$val) = each %HIST) {
605         print $key, ' = ', unpack('L',$val), "\n";
606     }
607     untie(%HIST);
608
609 =head2 Tying FileHandles
610
611 This isn't implemented yet.  Sorry; maybe someday.
612
613 =head1 SEE ALSO
614
615 See L<DB_File> or L<Config> for some interesting tie() implementations.
616
617 =head1 BUGS
618
619 Tied arrays are I<incomplete>.  They are also distinctly lacking something
620 for the C<$#ARRAY> access (which is hard, as it's an lvalue), as well as
621 the other obvious array functions, like push(), pop(), shift(), unshift(),
622 and splice().
623
624 You cannot easily tie a multilevel data structure (such as a hash of
625 hashes) to a dbm file.  The first problem is that all but GDBM and
626 Berkeley DB have size limitations, but beyond that, you also have problems
627 with how references are to be represented on disk.  One experimental
628 module that does attempt to partially address this need is the MLDBM
629 module.  Check your nearest CPAN site as described in L<perlmod> for
630 source code to MLDBM.
631
632 =head1 AUTHOR
633
634 Tom Christiansen