2af5370557374d26476672b015da7d03ff8f6ab8
[gitmo/Class-C3.git] / lib / Class / C3.pm
1
2 package Class::C3;
3
4 use strict;
5 use warnings;
6
7 our $VERSION = '0.23';
8
9 our $C3_IN_CORE;
10 our $C3_XS;
11
12 BEGIN {
13     if($] > 5.009_004) {
14         $C3_IN_CORE = 1;
15         require mro;
16     }
17     else {
18         eval "require Class::C3::XS";
19         my $error = $@;
20         if(!$error) {
21             $C3_XS = 1;
22         }
23         else {
24             die $error if $error !~ /\blocate\b/;
25             require Algorithm::C3;
26             require Class::C3::next;
27         }
28     }
29 }
30
31 # this is our global stash of both
32 # MRO's and method dispatch tables
33 # the structure basically looks like
34 # this:
35 #
36 #   $MRO{$class} = {
37 #      MRO => [ <class precendence list> ],
38 #      methods => {
39 #          orig => <original location of method>,
40 #          code => \&<ref to original method>
41 #      },
42 #      has_overload_fallback => (1 | 0)
43 #   }
44 #
45 our %MRO;
46
47 # use these for debugging ...
48 sub _dump_MRO_table { %MRO }
49 our $TURN_OFF_C3 = 0;
50
51 # state tracking for initialize()/uninitialize()
52 our $_initialized = 0;
53
54 sub import {
55     my $class = caller();
56     # skip if the caller is main::
57     # since that is clearly not relevant
58     return if $class eq 'main';
59
60     return if $TURN_OFF_C3;
61     mro::set_mro($class, 'c3') if $C3_IN_CORE;
62
63     # make a note to calculate $class
64     # during INIT phase
65     $MRO{$class} = undef unless exists $MRO{$class};
66 }
67
68 ## initializers
69
70 # This prevents silly warnings when Class::C3 is
71 #  used explicitly along with MRO::Compat under 5.9.5+
72
73 { no warnings 'redefine';
74
75 sub initialize {
76     %next::METHOD_CACHE = ();
77     # why bother if we don't have anything ...
78     return unless keys %MRO;
79     if($C3_IN_CORE) {
80         mro::set_mro($_, 'c3') for keys %MRO;
81     }
82     else {
83         if($_initialized) {
84             uninitialize();
85             $MRO{$_} = undef foreach keys %MRO;
86         }
87         _calculate_method_dispatch_tables();
88         _apply_method_dispatch_tables();
89         $_initialized = 1;
90     }
91 }
92
93 sub uninitialize {
94     # why bother if we don't have anything ...
95     %next::METHOD_CACHE = ();
96     return unless keys %MRO;
97     if($C3_IN_CORE) {
98         mro::set_mro($_, 'dfs') for keys %MRO;
99     }
100     else {
101         _remove_method_dispatch_tables();
102         $_initialized = 0;
103     }
104 }
105
106 sub reinitialize { goto &initialize }
107
108 } # end of "no warnings 'redefine'"
109
110 ## functions for applying C3 to classes
111
112 sub _calculate_method_dispatch_tables {
113     return if $C3_IN_CORE;
114     my %merge_cache;
115     foreach my $class (keys %MRO) {
116         _calculate_method_dispatch_table($class, \%merge_cache);
117     }
118 }
119
120 sub _calculate_method_dispatch_table {
121     return if $C3_IN_CORE;
122     my ($class, $merge_cache) = @_;
123     no strict 'refs';
124     my @MRO = calculateMRO($class, $merge_cache);
125     $MRO{$class} = { MRO => \@MRO };
126     my $has_overload_fallback;
127     my %methods;
128     # NOTE:
129     # we do @MRO[1 .. $#MRO] here because it
130     # makes no sense to interogate the class
131     # which you are calculating for.
132     foreach my $local (@MRO[1 .. $#MRO]) {
133         # if overload has tagged this module to
134         # have use "fallback", then we want to
135         # grab that value
136         $has_overload_fallback = ${"${local}::()"}
137             if !defined $has_overload_fallback && defined ${"${local}::()"};
138         foreach my $method (grep { defined &{"${local}::$_"} } keys %{"${local}::"}) {
139             # skip if already overriden in local class
140             next unless !defined *{"${class}::$method"}{CODE};
141             $methods{$method} = {
142                 orig => "${local}::$method",
143                 code => \&{"${local}::$method"}
144             } unless exists $methods{$method};
145         }
146     }
147     # now stash them in our %MRO table
148     $MRO{$class}->{methods} = \%methods;
149     $MRO{$class}->{has_overload_fallback} = $has_overload_fallback;
150 }
151
152 sub _apply_method_dispatch_tables {
153     return if $C3_IN_CORE;
154     foreach my $class (keys %MRO) {
155         _apply_method_dispatch_table($class);
156     }
157 }
158
159 sub _apply_method_dispatch_table {
160     return if $C3_IN_CORE;
161     my $class = shift;
162     no strict 'refs';
163     ${"${class}::()"} = $MRO{$class}->{has_overload_fallback}
164         if !defined &{"${class}::()"}
165            && defined $MRO{$class}->{has_overload_fallback};
166     foreach my $method (keys %{$MRO{$class}->{methods}}) {
167         if ( $method =~ /^\(/ ) {
168             my $orig = $MRO{$class}->{methods}->{$method}->{orig};
169             ${"${class}::$method"} = $$orig if defined $$orig;
170         }
171         *{"${class}::$method"} = $MRO{$class}->{methods}->{$method}->{code};
172     }
173 }
174
175 sub _remove_method_dispatch_tables {
176     return if $C3_IN_CORE;
177     foreach my $class (keys %MRO) {
178         _remove_method_dispatch_table($class);
179     }
180 }
181
182 sub _remove_method_dispatch_table {
183     return if $C3_IN_CORE;
184     my $class = shift;
185     no strict 'refs';
186     delete ${"${class}::"}{"()"} if $MRO{$class}->{has_overload_fallback};
187     foreach my $method (keys %{$MRO{$class}->{methods}}) {
188         delete ${"${class}::"}{$method}
189             if defined *{"${class}::${method}"}{CODE} &&
190                (*{"${class}::${method}"}{CODE} eq $MRO{$class}->{methods}->{$method}->{code});
191     }
192 }
193
194 sub calculateMRO {
195     my ($class, $merge_cache) = @_;
196
197     return Algorithm::C3::merge($class, sub {
198         no strict 'refs';
199         @{$_[0] . '::ISA'};
200     }, $merge_cache);
201 }
202
203 # Method overrides to support 5.9.5+ or Class::C3::XS
204
205 sub _core_calculateMRO { @{mro::get_linear_isa($_[0], 'c3')} }
206
207 if($C3_IN_CORE) {
208     no warnings 'redefine';
209     *Class::C3::calculateMRO = \&_core_calculateMRO;
210 }
211 elsif($C3_XS) {
212     no warnings 'redefine';
213     *Class::C3::calculateMRO = \&Class::C3::XS::calculateMRO;
214     *Class::C3::_calculate_method_dispatch_table
215         = \&Class::C3::XS::_calculate_method_dispatch_table;
216 }
217
218 1;
219
220 __END__
221
222 =pod
223
224 =head1 NAME
225
226 Class::C3 - A pragma to use the C3 method resolution order algortihm
227
228 =head1 SYNOPSIS
229
230     # NOTE - DO NOT USE Class::C3 directly as a user, use MRO::Compat instead!
231     package A;
232     use Class::C3;
233     sub hello { 'A::hello' }
234
235     package B;
236     use base 'A';
237     use Class::C3;
238
239     package C;
240     use base 'A';
241     use Class::C3;
242
243     sub hello { 'C::hello' }
244
245     package D;
246     use base ('B', 'C');
247     use Class::C3;
248
249     # Classic Diamond MI pattern
250     #    <A>
251     #   /   \
252     # <B>   <C>
253     #   \   /
254     #    <D>
255
256     package main;
257
258     # initializez the C3 module
259     # (formerly called in INIT)
260     Class::C3::initialize();
261
262     print join ', ' => Class::C3::calculateMRO('Diamond_D') # prints D, B, C, A
263
264     print D->hello() # prints 'C::hello' instead of the standard p5 'A::hello'
265
266     D->can('hello')->();          # can() also works correctly
267     UNIVERSAL::can('D', 'hello'); # as does UNIVERSAL::can()
268
269 =head1 DESCRIPTION
270
271 This is pragma to change Perl 5's standard method resolution order from depth-first left-to-right
272 (a.k.a - pre-order) to the more sophisticated C3 method resolution order.
273
274 B<NOTE:> YOU SHOULD NOT USE THIS MODULE DIRECTLY - The feature provided
275 is integrated into perl version >= 5.9.5, and you should use L<MRO::Compat>
276 instead, which will use the core implementation in newer perls, but fallback
277 to using this implementation on older perls.
278
279 =head2 What is C3?
280
281 C3 is the name of an algorithm which aims to provide a sane method resolution order under multiple
282 inheritance. It was first introduced in the langauge Dylan (see links in the L<SEE ALSO> section),
283 and then later adopted as the prefered MRO (Method Resolution Order) for the new-style classes in
284 Python 2.3. Most recently it has been adopted as the 'canonical' MRO for Perl 6 classes, and the
285 default MRO for Parrot objects as well.
286
287 =head2 How does C3 work.
288
289 C3 works by always preserving local precendence ordering. This essentially means that no class will
290 appear before any of its subclasses. Take the classic diamond inheritance pattern for instance:
291
292      <A>
293     /   \
294   <B>   <C>
295     \   /
296      <D>
297
298 The standard Perl 5 MRO would be (D, B, A, C). The result being that B<A> appears before B<C>, even
299 though B<C> is the subclass of B<A>. The C3 MRO algorithm however, produces the following MRO
300 (D, B, C, A), which does not have this same issue.
301
302 This example is fairly trival, for more complex examples and a deeper explaination, see the links in
303 the L<SEE ALSO> section.
304
305 =head2 How does this module work?
306
307 This module uses a technique similar to Perl 5's method caching. When C<Class::C3::initialize> is
308 called, this module calculates the MRO of all the classes which called C<use Class::C3>. It then
309 gathers information from the symbol tables of each of those classes, and builds a set of method
310 aliases for the correct dispatch ordering. Once all these C3-based method tables are created, it
311 then adds the method aliases into the local classes symbol table.
312
313 The end result is actually classes with pre-cached method dispatch. However, this caching does not
314 do well if you start changing your C<@ISA> or messing with class symbol tables, so you should consider
315 your classes to be effectively closed. See the L<CAVEATS> section for more details.
316
317 =head1 OPTIONAL LOWERCASE PRAGMA
318
319 This release also includes an optional module B<c3> in the F<opt/> folder. I did not include this in
320 the regular install since lowercase module names are considered I<"bad"> by some people. However I
321 think that code looks much nicer like this:
322
323   package MyClass;
324   use c3;
325
326 The the more clunky:
327
328   package MyClass;
329   use Class::C3;
330
331 But hey, it's your choice, thats why it is optional.
332
333 =head1 FUNCTIONS
334
335 =over 4
336
337 =item B<calculateMRO ($class)>
338
339 Given a C<$class> this will return an array of class names in the proper C3 method resolution order.
340
341 =item B<initialize>
342
343 This B<must be called> to initalize the C3 method dispatch tables, this module B<will not work> if
344 you do not do this. It is advised to do this as soon as possible B<after> loading any classes which
345 use C3. Here is a quick code example:
346
347   package Foo;
348   use Class::C3;
349   # ... Foo methods here
350
351   package Bar;
352   use Class::C3;
353   use base 'Foo';
354   # ... Bar methods here
355
356   package main;
357
358   Class::C3::initialize(); # now it is safe to use Foo and Bar
359
360 This function used to be called automatically for you in the INIT phase of the perl compiler, but
361 that lead to warnings if this module was required at runtime. After discussion with my user base
362 (the L<DBIx::Class> folks), we decided that calling this in INIT was more of an annoyance than a
363 convience. I apologize to anyone this causes problems for (although i would very suprised if I had
364 any other users other than the L<DBIx::Class> folks). The simplest solution of course is to define
365 your own INIT method which calls this function.
366
367 NOTE:
368
369 If C<initialize> detects that C<initialize> has already been executed, it will L</uninitialize> and
370 clear the MRO cache first.
371
372 =item B<uninitialize>
373
374 Calling this function results in the removal of all cached methods, and the restoration of the old Perl 5
375 style dispatch order (depth-first, left-to-right).
376
377 =item B<reinitialize>
378
379 This is an alias for L</initialize> above.
380
381 =back
382
383 =head1 METHOD REDISPATCHING
384
385 It is always useful to be able to re-dispatch your method call to the "next most applicable method". This
386 module provides a pseudo package along the lines of C<SUPER::> or C<NEXT::> which will re-dispatch the
387 method along the C3 linearization. This is best shown with an example.
388
389   # a classic diamond MI pattern ...
390   #    <A>
391   #   /   \
392   # <B>   <C>
393   #   \   /
394   #    <D>
395
396   package A;
397   use c3;
398   sub foo { 'A::foo' }
399
400   package B;
401   use base 'A';
402   use c3;
403   sub foo { 'B::foo => ' . (shift)->next::method() }
404
405   package C;
406   use base 'A';
407   use c3;
408   sub foo { 'C::foo => ' . (shift)->next::method() }
409
410   package D;
411   use base ('B', 'C');
412   use c3;
413   sub foo { 'D::foo => ' . (shift)->next::method() }
414
415   print D->foo; # prints out "D::foo => B::foo => C::foo => A::foo"
416
417 A few things to note. First, we do not require you to add on the method name to the C<next::method>
418 call (this is unlike C<NEXT::> and C<SUPER::> which do require that). This helps to enforce the rule
419 that you cannot dispatch to a method of a different name (this is how C<NEXT::> behaves as well).
420
421 The next thing to keep in mind is that you will need to pass all arguments to C<next::method>.  It can
422 not automatically use the current C<@_>.
423
424 If C<next::method> cannot find a next method to re-dispatch the call to, it will throw an exception.
425 You can use C<next::can> to see if C<next::method> will succeed before you call it like so:
426
427   $self->next::method(@_) if $self->next::can;
428
429 Additionally, you can use C<maybe::next::method> as a shortcut to only call the next method if it exists.
430 The previous example could be simply written as:
431
432   $self->maybe::next::method(@_);
433
434 There are some caveats about using C<next::method>, see below for those.
435
436 =head1 CAVEATS
437
438 This module used to be labeled as I<experimental>, however it has now been pretty heavily tested by
439 the good folks over at L<DBIx::Class> and I am confident this module is perfectly usable for
440 whatever your needs might be.
441
442 But there are still caveats, so here goes ...
443
444 =over 4
445
446 =item Use of C<SUPER::>.
447
448 The idea of C<SUPER::> under multiple inheritance is ambigious, and generally not recomended anyway.
449 However, its use in conjuntion with this module is very much not recommended, and in fact very
450 discouraged. The recommended approach is to instead use the supplied C<next::method> feature, see
451 more details on its usage above.
452
453 =item Changing C<@ISA>.
454
455 It is the author's opinion that changing C<@ISA> at runtime is pure insanity anyway. However, people
456 do it, so I must caveat. Any changes to the C<@ISA> will not be reflected in the MRO calculated by this
457 module, and therefore probably won't even show up. If you do this, you will need to call C<reinitialize>
458 in order to recalulate B<all> method dispatch tables. See the C<reinitialize> documentation and an example
459 in F<t/20_reinitialize.t> for more information.
460
461 =item Adding/deleting methods from class symbol tables.
462
463 This module calculates the MRO for each requested class by interogating the symbol tables of said classes.
464 So any symbol table manipulation which takes place after our INIT phase is run will not be reflected in
465 the calculated MRO. Just as with changing the C<@ISA>, you will need to call C<reinitialize> for any
466 changes you make to take effect.
467
468 =item Calling C<next::method> from methods defined outside the class
469
470 There is an edge case when using C<next::method> from within a subroutine which was created in a different
471 module than the one it is called from. It sounds complicated, but it really isn't. Here is an example which
472 will not work correctly:
473
474   *Foo::foo = sub { (shift)->next::method(@_) };
475
476 The problem exists because the anonymous subroutine being assigned to the glob C<*Foo::foo> will show up
477 in the call stack as being called C<__ANON__> and not C<foo> as you might expect. Since C<next::method>
478 uses C<caller> to find the name of the method it was called in, it will fail in this case.
479
480 But fear not, there is a simple solution. The module C<Sub::Name> will reach into the perl internals and
481 assign a name to an anonymous subroutine for you. Simply do this:
482
483   use Sub::Name 'subname';
484   *Foo::foo = subname 'Foo::foo' => sub { (shift)->next::method(@_) };
485
486 and things will Just Work. Of course this is not always possible to do, but to be honest, I just can't
487 manage to find a workaround for it, so until someone gives me a working patch this will be a known
488 limitation of this module.
489
490 =back
491
492 =head1 COMPATIBILITY
493
494 If your software requires Perl 5.9.5 or higher, you do not need L<Class::C3>, you can simply C<use mro 'c3'>, and not worry about C<initialize()>, avoid some of the above caveats, and get the best possible performance.  See L<mro> for more details.
495
496 If your software is meant to work on earlier Perls, use L<Class::C3> as documented here.  L<Class::C3> will detect Perl 5.9.5+ and take advantage of the core support when available.
497
498 =head1 Class::C3::XS
499
500 This module will load L<Class::C3::XS> if it's installed and you are running on a Perl version older than 5.9.5.  Installing this is recommended when possible, as it results in significant performance improvements (but unlike the 5.9.5+ core support, it still has all of the same caveats as L<Class::C3>).
501
502 =head1 CODE COVERAGE
503
504 L<Devel::Cover> was reporting 94.4% overall test coverage earlier in this module's life.  Currently, the test suite does things that break under coverage testing, but it is fair to assume the coverage is still close to that value.
505
506 =head1 SEE ALSO
507
508 =head2 The original Dylan paper
509
510 =over 4
511
512 =item L<http://www.webcom.com/haahr/dylan/linearization-oopsla96.html>
513
514 =back
515
516 =head2 The prototype Perl 6 Object Model uses C3
517
518 =over 4
519
520 =item L<http://svn.openfoundry.org/pugs/perl5/Perl6-MetaModel/>
521
522 =back
523
524 =head2 Parrot now uses C3
525
526 =over 4
527
528 =item L<http://aspn.activestate.com/ASPN/Mail/Message/perl6-internals/2746631>
529
530 =item L<http://use.perl.org/~autrijus/journal/25768>
531
532 =back
533
534 =head2 Python 2.3 MRO related links
535
536 =over 4
537
538 =item L<http://www.python.org/2.3/mro.html>
539
540 =item L<http://www.python.org/2.2.2/descrintro.html#mro>
541
542 =back
543
544 =head2 C3 for TinyCLOS
545
546 =over 4
547
548 =item L<http://www.call-with-current-continuation.org/eggs/c3.html>
549
550 =back
551
552 =head1 ACKNOWLEGEMENTS
553
554 =over 4
555
556 =item Thanks to Matt S. Trout for using this module in his module L<DBIx::Class>
557 and finding many bugs and providing fixes.
558
559 =item Thanks to Justin Guenther for making C<next::method> more robust by handling
560 calls inside C<eval> and anon-subs.
561
562 =item Thanks to Robert Norris for adding support for C<next::can> and
563 C<maybe::next::method>.
564
565 =back
566
567 =head1 AUTHOR
568
569 Stevan Little, E<lt>stevan@iinteractive.comE<gt>
570
571 Brandon L. Black, E<lt>blblack@gmail.comE<gt>
572
573 =head1 COPYRIGHT AND LICENSE
574
575 Copyright 2005, 2006 by Infinity Interactive, Inc.
576
577 L<http://www.iinteractive.com>
578
579 This library is free software; you can redistribute it and/or modify
580 it under the same terms as Perl itself.
581
582 =cut