Merge 'trunk' into 'Class-C3-PurePerl'
[gitmo/Class-C3.git] / lib / Class / C3.pm
1
2 package Class::C3;
3
4 use strict;
5 use warnings;
6
7 our $VERSION = '0.15_05';
8
9 our $C3_IN_CORE;
10 our $C3_XS;
11
12 BEGIN {
13     if($^V < 5.009005) {
14         eval "require Class::C3::XS";
15         if($@) {
16             die $@ if $@ !~ /locate/;
17             eval "require Algorithm::C3; require Class::C3::next";
18             die $@ if $@;
19         }
20         else {
21             $C3_XS = 1;
22         }
23     }
24     else {
25         $C3_IN_CORE = 1;
26     }
27 }
28
29 # this is our global stash of both 
30 # MRO's and method dispatch tables
31 # the structure basically looks like
32 # this:
33 #
34 #   $MRO{$class} = {
35 #      MRO => [ <class precendence list> ],
36 #      methods => {
37 #          orig => <original location of method>,
38 #          code => \&<ref to original method>
39 #      },
40 #      has_overload_fallback => (1 | 0)
41 #   }
42 #
43 our %MRO;
44
45 # use these for debugging ...
46 sub _dump_MRO_table { %MRO }
47 our $TURN_OFF_C3 = 0;
48
49 # state tracking for initialize()/uninitialize()
50 our $_initialized = 0;
51
52 sub import {
53     my $class = caller();
54     # skip if the caller is main::
55     # since that is clearly not relevant
56     return if $class eq 'main';
57
58     return if $TURN_OFF_C3;
59     mro::set_mro($class, 'c3') if $C3_IN_CORE;
60
61     # make a note to calculate $class 
62     # during INIT phase
63     $MRO{$class} = undef unless exists $MRO{$class};
64 }
65
66 ## initializers
67
68 sub initialize {
69     %next::METHOD_CACHE = ();
70     # why bother if we don't have anything ...
71     return unless keys %MRO;
72     if($C3_IN_CORE) {
73         mro::set_mro($_, 'c3') for keys %MRO;
74     }
75     else {
76         if($_initialized) {
77             uninitialize();
78             $MRO{$_} = undef foreach keys %MRO;
79         }
80         _calculate_method_dispatch_tables();
81         _apply_method_dispatch_tables();
82         $_initialized = 1;
83     }
84 }
85
86 sub uninitialize {
87     # why bother if we don't have anything ...
88     %next::METHOD_CACHE = ();
89     return unless keys %MRO;    
90     if($C3_IN_CORE) {
91         mro::set_mro($_, 'dfs') for keys %MRO;
92     }
93     else {
94         _remove_method_dispatch_tables();    
95         $_initialized = 0;
96     }
97 }
98
99 sub reinitialize { goto &initialize }
100
101 ## functions for applying C3 to classes
102
103 sub _calculate_method_dispatch_tables {
104     return if $C3_IN_CORE;
105     my %merge_cache;
106     foreach my $class (keys %MRO) {
107         _calculate_method_dispatch_table($class, \%merge_cache);
108     }
109 }
110
111 sub _calculate_method_dispatch_table {
112     return if $C3_IN_CORE;
113     my ($class, $merge_cache) = @_;
114     no strict 'refs';
115     my @MRO = calculateMRO($class, $merge_cache);
116     $MRO{$class} = { MRO => \@MRO };
117     my $has_overload_fallback;
118     my %methods;
119     # NOTE: 
120     # we do @MRO[1 .. $#MRO] here because it
121     # makes no sense to interogate the class
122     # which you are calculating for. 
123     foreach my $local (@MRO[1 .. $#MRO]) {
124         # if overload has tagged this module to 
125         # have use "fallback", then we want to
126         # grab that value 
127         $has_overload_fallback = ${"${local}::()"} 
128             if !defined $has_overload_fallback && defined ${"${local}::()"};
129         foreach my $method (grep { defined &{"${local}::$_"} } keys %{"${local}::"}) {
130             # skip if already overriden in local class
131             next unless !defined *{"${class}::$method"}{CODE};
132             $methods{$method} = {
133                 orig => "${local}::$method",
134                 code => \&{"${local}::$method"}
135             } unless exists $methods{$method};
136         }
137     }    
138     # now stash them in our %MRO table
139     $MRO{$class}->{methods} = \%methods; 
140     $MRO{$class}->{has_overload_fallback} = $has_overload_fallback;        
141 }
142
143 sub _apply_method_dispatch_tables {
144     return if $C3_IN_CORE;
145     foreach my $class (keys %MRO) {
146         _apply_method_dispatch_table($class);
147     }     
148 }
149
150 sub _apply_method_dispatch_table {
151     return if $C3_IN_CORE;
152     my $class = shift;
153     no strict 'refs';
154     ${"${class}::()"} = $MRO{$class}->{has_overload_fallback}
155         if !defined &{"${class}::()"}
156            && defined $MRO{$class}->{has_overload_fallback};
157     foreach my $method (keys %{$MRO{$class}->{methods}}) {
158         if ( $method =~ /^\(/ ) {
159             my $orig = $MRO{$class}->{methods}->{$method}->{orig};
160             ${"${class}::$method"} = $$orig if defined $$orig;
161         }
162         *{"${class}::$method"} = $MRO{$class}->{methods}->{$method}->{code};
163     }    
164 }
165
166 sub _remove_method_dispatch_tables {
167     return if $C3_IN_CORE;
168     foreach my $class (keys %MRO) {
169         _remove_method_dispatch_table($class);
170     }       
171 }
172
173 sub _remove_method_dispatch_table {
174     return if $C3_IN_CORE;
175     my $class = shift;
176     no strict 'refs';
177     delete ${"${class}::"}{"()"} if $MRO{$class}->{has_overload_fallback};    
178     foreach my $method (keys %{$MRO{$class}->{methods}}) {
179         delete ${"${class}::"}{$method}
180             if defined *{"${class}::${method}"}{CODE} && 
181                (*{"${class}::${method}"}{CODE} eq $MRO{$class}->{methods}->{$method}->{code});       
182     }   
183 }
184
185 sub calculateMRO {
186     my ($class, $merge_cache) = @_;
187
188     return Algorithm::C3::merge($class, sub { 
189         no strict 'refs'; 
190         @{$_[0] . '::ISA'};
191     }, $merge_cache);
192 }
193
194 sub _core_calculateMRO { @{mro::get_linear_isa($_[0])} }
195
196 if($C3_IN_CORE) {
197     no warnings 'redefine';
198     *Class::C3::calculateMRO = \&_core_calculateMRO;
199 }
200 elsif($C3_XS) {
201     no warnings 'redefine';
202     *Class::C3::calculateMRO = \&Class::C3::XS::calculateMRO;
203 }
204
205 1;
206
207 __END__
208
209 =pod
210
211 =head1 NAME
212
213 Class::C3 - A pragma to use the C3 method resolution order algortihm
214
215 =head1 SYNOPSIS
216
217     package A;
218     use Class::C3;     
219     sub hello { 'A::hello' }
220
221     package B;
222     use base 'A';
223     use Class::C3;     
224
225     package C;
226     use base 'A';
227     use Class::C3;     
228
229     sub hello { 'C::hello' }
230
231     package D;
232     use base ('B', 'C');
233     use Class::C3;    
234
235     # Classic Diamond MI pattern
236     #    <A>
237     #   /   \
238     # <B>   <C>
239     #   \   /
240     #    <D>
241
242     package main;
243     
244     # initializez the C3 module 
245     # (formerly called in INIT)
246     Class::C3::initialize();  
247
248     print join ', ' => Class::C3::calculateMRO('Diamond_D') # prints D, B, C, A
249
250     print D->hello() # prints 'C::hello' instead of the standard p5 'A::hello'
251     
252     D->can('hello')->();          # can() also works correctly
253     UNIVERSAL::can('D', 'hello'); # as does UNIVERSAL::can()
254
255 =head1 SPECIAL NOTE FOR 0.15_05
256
257 To try this with the new perl core c3 support,
258 download the most recent copy perl-current:
259
260 http://mirrors.develooper.com/perl/APC/perl-current-snap/
261
262 sh Configure -Dusedevel -Dprefix=/where/I/want/it -d -e && make && make test && make install
263
264 then try your C3-using software against this perl + Class::C3 0.15_05.
265
266 =head1 DESCRIPTION
267
268 This is pragma to change Perl 5's standard method resolution order from depth-first left-to-right 
269 (a.k.a - pre-order) to the more sophisticated C3 method resolution order. 
270
271 =head2 What is C3?
272
273 C3 is the name of an algorithm which aims to provide a sane method resolution order under multiple
274 inheritence. It was first introduced in the langauge Dylan (see links in the L<SEE ALSO> section),
275 and then later adopted as the prefered MRO (Method Resolution Order) for the new-style classes in 
276 Python 2.3. Most recently it has been adopted as the 'canonical' MRO for Perl 6 classes, and the 
277 default MRO for Parrot objects as well.
278
279 =head2 How does C3 work.
280
281 C3 works by always preserving local precendence ordering. This essentially means that no class will 
282 appear before any of it's subclasses. Take the classic diamond inheritence pattern for instance:
283
284      <A>
285     /   \
286   <B>   <C>
287     \   /
288      <D>
289
290 The standard Perl 5 MRO would be (D, B, A, C). The result being that B<A> appears before B<C>, even 
291 though B<C> is the subclass of B<A>. The C3 MRO algorithm however, produces the following MRO 
292 (D, B, C, A), which does not have this same issue.
293
294 This example is fairly trival, for more complex examples and a deeper explaination, see the links in
295 the L<SEE ALSO> section.
296
297 =head2 How does this module work?
298
299 This module uses a technique similar to Perl 5's method caching. When C<Class::C3::initialize> is 
300 called, this module calculates the MRO of all the classes which called C<use Class::C3>. It then 
301 gathers information from the symbol tables of each of those classes, and builds a set of method 
302 aliases for the correct dispatch ordering. Once all these C3-based method tables are created, it 
303 then adds the method aliases into the local classes symbol table. 
304
305 The end result is actually classes with pre-cached method dispatch. However, this caching does not
306 do well if you start changing your C<@ISA> or messing with class symbol tables, so you should consider
307 your classes to be effectively closed. See the L<CAVEATS> section for more details.
308
309 =head1 OPTIONAL LOWERCASE PRAGMA
310
311 This release also includes an optional module B<c3> in the F<opt/> folder. I did not include this in 
312 the regular install since lowercase module names are considered I<"bad"> by some people. However I
313 think that code looks much nicer like this:
314
315   package MyClass;
316   use c3;
317   
318 The the more clunky:
319
320   package MyClass;
321   use Class::C3;
322   
323 But hey, it's your choice, thats why it is optional.
324
325 =head1 FUNCTIONS
326
327 =over 4
328
329 =item B<calculateMRO ($class)>
330
331 Given a C<$class> this will return an array of class names in the proper C3 method resolution order.
332
333 =item B<initialize>
334
335 This B<must be called> to initalize the C3 method dispatch tables, this module B<will not work> if 
336 you do not do this. It is advised to do this as soon as possible B<after> loading any classes which 
337 use C3. Here is a quick code example:
338   
339   package Foo;
340   use Class::C3;
341   # ... Foo methods here
342   
343   package Bar;
344   use Class::C3;
345   use base 'Foo';
346   # ... Bar methods here
347   
348   package main;
349   
350   Class::C3::initialize(); # now it is safe to use Foo and Bar
351
352 This function used to be called automatically for you in the INIT phase of the perl compiler, but 
353 that lead to warnings if this module was required at runtime. After discussion with my user base 
354 (the L<DBIx::Class> folks), we decided that calling this in INIT was more of an annoyance than a 
355 convience. I apologize to anyone this causes problems for (although i would very suprised if I had 
356 any other users other than the L<DBIx::Class> folks). The simplest solution of course is to define 
357 your own INIT method which calls this function. 
358
359 NOTE: 
360
361 If C<initialize> detects that C<initialize> has already been executed, it will L</uninitialize> and
362 clear the MRO cache first.
363
364 =item B<uninitialize>
365
366 Calling this function results in the removal of all cached methods, and the restoration of the old Perl 5
367 style dispatch order (depth-first, left-to-right). 
368
369 =item B<reinitialize>
370
371 This is an alias for L</initialize> above.
372
373 =back
374
375 =head1 METHOD REDISPATCHING
376
377 It is always useful to be able to re-dispatch your method call to the "next most applicable method". This 
378 module provides a pseudo package along the lines of C<SUPER::> or C<NEXT::> which will re-dispatch the 
379 method along the C3 linearization. This is best show with an examples.
380
381   # a classic diamond MI pattern ...
382      <A>
383     /   \
384   <B>   <C>
385     \   /
386      <D>
387   
388   package A;
389   use c3; 
390   sub foo { 'A::foo' }       
391  
392   package B;
393   use base 'A'; 
394   use c3;     
395   sub foo { 'B::foo => ' . (shift)->next::method() }       
396  
397   package B;
398   use base 'A'; 
399   use c3;    
400   sub foo { 'C::foo => ' . (shift)->next::method() }   
401  
402   package D;
403   use base ('B', 'C'); 
404   use c3; 
405   sub foo { 'D::foo => ' . (shift)->next::method() }   
406   
407   print D->foo; # prints out "D::foo => B::foo => C::foo => A::foo"
408
409 A few things to note. First, we do not require you to add on the method name to the C<next::method> 
410 call (this is unlike C<NEXT::> and C<SUPER::> which do require that). This helps to enforce the rule 
411 that you cannot dispatch to a method of a different name (this is how C<NEXT::> behaves as well). 
412
413 The next thing to keep in mind is that you will need to pass all arguments to C<next::method> it can 
414 not automatically use the current C<@_>. 
415
416 If C<next::method> cannot find a next method to re-dispatch the call to, it will throw an exception.
417 You can use C<next::can> to see if C<next::method> will succeed before you call it like so:
418
419   $self->next::method(@_) if $self->next::can; 
420
421 Additionally, you can use C<maybe::next::method> as a shortcut to only call the next method if it exists. 
422 The previous example could be simply written as:
423
424   $self->maybe::next::method(@_);
425
426 There are some caveats about using C<next::method>, see below for those.
427
428 =head1 CAVEATS
429
430 This module used to be labeled as I<experimental>, however it has now been pretty heavily tested by 
431 the good folks over at L<DBIx::Class> and I am confident this module is perfectly usable for 
432 whatever your needs might be. 
433
434 But there are still caveats, so here goes ...
435
436 =over 4
437
438 =item Use of C<SUPER::>.
439
440 The idea of C<SUPER::> under multiple inheritence is ambigious, and generally not recomended anyway.
441 However, it's use in conjuntion with this module is very much not recommended, and in fact very 
442 discouraged. The recommended approach is to instead use the supplied C<next::method> feature, see
443 more details on it's usage above.
444
445 =item Changing C<@ISA>.
446
447 It is the author's opinion that changing C<@ISA> at runtime is pure insanity anyway. However, people
448 do it, so I must caveat. Any changes to the C<@ISA> will not be reflected in the MRO calculated by this
449 module, and therefor probably won't even show up. If you do this, you will need to call C<reinitialize> 
450 in order to recalulate B<all> method dispatch tables. See the C<reinitialize> documentation and an example
451 in F<t/20_reinitialize.t> for more information.
452
453 =item Adding/deleting methods from class symbol tables.
454
455 This module calculates the MRO for each requested class by interogatting the symbol tables of said classes. 
456 So any symbol table manipulation which takes place after our INIT phase is run will not be reflected in 
457 the calculated MRO. Just as with changing the C<@ISA>, you will need to call C<reinitialize> for any 
458 changes you make to take effect.
459
460 =item Calling C<next::method> from methods defined outside the class
461
462 There is an edge case when using C<next::method> from within a subroutine which was created in a different 
463 module than the one it is called from. It sounds complicated, but it really isn't. Here is an example which 
464 will not work correctly:
465
466   *Foo::foo = sub { (shift)->next::method(@_) };
467
468 The problem exists because the anonymous subroutine being assigned to the glob C<*Foo::foo> will show up 
469 in the call stack as being called C<__ANON__> and not C<foo> as you might expect. Since C<next::method> 
470 uses C<caller> to find the name of the method it was called in, it will fail in this case. 
471
472 But fear not, there is a simple solution. The module C<Sub::Name> will reach into the perl internals and 
473 assign a name to an anonymous subroutine for you. Simply do this:
474     
475   use Sub::Name 'subname';
476   *Foo::foo = subname 'Foo::foo' => sub { (shift)->next::method(@_) };
477
478 and things will Just Work. Of course this is not always possible to do, but to be honest, I just can't 
479 manage to find a workaround for it, so until someone gives me a working patch this will be a known 
480 limitation of this module.
481
482 =back
483
484 =head1 COMPATIBILITY
485
486 If your software requires Perl 5.9.5 or higher, you do not need L<Class::C3>, you can simple 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.
487
488 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.
489
490 =head1 Class::C3::XS
491
492 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>).
493
494 =head1 CODE COVERAGE
495
496 I use B<Devel::Cover> to test the code coverage of my tests, below is the B<Devel::Cover> report on this 
497 module's test suite.
498
499  ---------------------------- ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------
500  File                           stmt   bran   cond    sub    pod   time  total
501  ---------------------------- ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------
502  Class/C3.pm                    98.3   84.4   80.0   96.2  100.0   98.4   94.4
503  ---------------------------- ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------
504  Total                          98.3   84.4   80.0   96.2  100.0   98.4   94.4
505  ---------------------------- ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------
506
507 =head1 SEE ALSO
508
509 =head2 The original Dylan paper
510
511 =over 4
512
513 =item L<http://www.webcom.com/haahr/dylan/linearization-oopsla96.html>
514
515 =back
516
517 =head2 The prototype Perl 6 Object Model uses C3
518
519 =over 4
520
521 =item L<http://svn.openfoundry.org/pugs/perl5/Perl6-MetaModel/>
522
523 =back
524
525 =head2 Parrot now uses C3
526
527 =over 4
528
529 =item L<http://aspn.activestate.com/ASPN/Mail/Message/perl6-internals/2746631>
530
531 =item L<http://use.perl.org/~autrijus/journal/25768>
532
533 =back
534
535 =head2 Python 2.3 MRO related links
536
537 =over 4
538
539 =item L<http://www.python.org/2.3/mro.html>
540
541 =item L<http://www.python.org/2.2.2/descrintro.html#mro>
542
543 =back
544
545 =head2 C3 for TinyCLOS
546
547 =over 4
548
549 =item L<http://www.call-with-current-continuation.org/eggs/c3.html>
550
551 =back 
552
553 =head1 ACKNOWLEGEMENTS
554
555 =over 4
556
557 =item Thanks to Matt S. Trout for using this module in his module L<DBIx::Class> 
558 and finding many bugs and providing fixes.
559
560 =item Thanks to Justin Guenther for making C<next::method> more robust by handling 
561 calls inside C<eval> and anon-subs.
562
563 =item Thanks to Robert Norris for adding support for C<next::can> and 
564 C<maybe::next::method>.
565
566 =back
567
568 =head1 AUTHOR
569
570 Stevan Little, E<lt>stevan@iinteractive.comE<gt>
571
572 Brandon L. Black, E<lt>blblack@gmail.comE<gt>
573
574 =head1 COPYRIGHT AND LICENSE
575
576 Copyright 2005, 2006 by Infinity Interactive, Inc.
577
578 L<http://www.iinteractive.com>
579
580 This library is free software; you can redistribute it and/or modify
581 it under the same terms as Perl itself. 
582
583 =cut