pre-0.02 checkin
[gitmo/Class-C3.git] / lib / Class / C3.pm
1
2 package Class::C3;
3
4 use strict;
5 use warnings;
6
7 use Scalar::Util 'blessed';
8
9 our $VERSION = '0.02';
10
11 # this is our global stash of both 
12 # MRO's and method dispatch tables
13 # the structure basically looks like
14 # this:
15 #
16 #   $MRO{$class} = {
17 #      MRO => [ <class precendence list> ],
18 #      methods => {
19 #          orig => <original location of method>,
20 #          code => \&<ref to original method>
21 #      }
22 #   }
23 #
24 my %MRO;
25
26 # use this for debugging ...
27 sub _dump_MRO_table { %MRO }
28
29 our $TURN_OFF_C3 = 0;
30
31 sub import {
32     my $class = caller();
33     # skip if the caller is main::
34     # since that is clearly not relevant
35     return if $class eq 'main';
36     return if $TURN_OFF_C3;
37     # make a note to calculate $class 
38     # during INIT phase
39     $MRO{$class} = undef;
40 }
41
42 ## initializers
43
44 # NOTE:
45 # this will not run under the following
46 # conditions:
47 #  - mod_perl
48 #  - require Class::C3;
49 #  - eval "use Class::C3"
50 # in all those cases, you need to call 
51 # the initialize() function manually
52 INIT { initialize() }
53
54 sub initialize {
55     # why bother if we don't have anything ...
56     return unless keys %MRO;
57     _calculate_method_dispatch_tables();
58     _apply_method_dispatch_tables();
59 }
60
61 ## functions for applying C3 to classes
62
63 sub _calculate_method_dispatch_tables {
64     foreach my $class (keys %MRO) {
65         _calculate_method_dispatch_table($class);
66     }
67 }
68
69 sub _calculate_method_dispatch_table {
70     my $class = shift;
71     no strict 'refs';
72     my @MRO = calculateMRO($class);
73     $MRO{$class} = { MRO => \@MRO };
74     my %methods;
75     # NOTE: 
76     # we do @MRO[1 .. $#MRO] here because it
77     # makes no sense to interogate the class
78     # which you are calculating for. 
79     foreach my $local (@MRO[1 .. $#MRO]) {
80         foreach my $method (grep { defined &{"${local}::$_"} } keys %{"${local}::"}) {
81             # skip if already overriden in local class
82             next unless !defined *{"${class}::$method"}{CODE};
83             $methods{$method} = {
84                 orig => "${local}::$method",
85                 code => \&{"${local}::$method"}
86             } unless exists $methods{$method};
87         }
88     }    
89     # now stash them in our %MRO table
90     $MRO{$class}->{methods} = \%methods;    
91 }
92
93 sub _apply_method_dispatch_tables {
94     foreach my $class (keys %MRO) {
95         _apply_method_dispatch_table($class);
96     }     
97 }
98
99 sub _apply_method_dispatch_table {
100     my $class = shift;
101     no strict 'refs';
102     foreach my $method (keys %{$MRO{$class}->{methods}}) {
103         *{"${class}::$method"} = $MRO{$class}->{methods}->{$method}->{code};
104     }    
105 }
106
107 ## functions for calculating C3 MRO
108
109 # this function is a perl-port of the 
110 # python code on this page:
111 #   http://www.python.org/2.3/mro.html
112 sub _merge {                
113     my (@seqs) = @_;
114     my @res; 
115     while (1) {
116         # remove all empty seqences
117         my @nonemptyseqs = (map { (@{$_} ? $_ : ()) } @seqs);
118         # return the list if we have no more no-empty sequences
119         return @res if not @nonemptyseqs; 
120         my $cand; # a canidate ..
121         foreach my $seq (@nonemptyseqs) {
122             $cand = $seq->[0]; # get the head of the list
123             my $nothead;            
124             foreach my $sub_seq (@nonemptyseqs) {
125                 # XXX - this is instead of the python "in"
126                 my %in_tail = (map { $_ => 1 } @{$sub_seq}[ 1 .. $#{$sub_seq} ]);
127                 # NOTE:
128                 # jump out as soon as we find one matching
129                 # there is no reason not too. However, if 
130                 # we find one, then just remove the '&& last'
131                 $nothead++ && last if exists $in_tail{$cand};      
132             }
133             last unless $nothead; # leave the loop with our canidate ...
134             $cand = undef;        # otherwise, reject it ...
135         }
136         die "Inconsistent hierarchy" if not $cand;
137         push @res => $cand;
138         # now loop through our non-empties and pop 
139         # off the head if it matches our canidate
140         foreach my $seq (@nonemptyseqs) {
141             shift @{$seq} if $seq->[0] eq $cand;
142         }
143     }
144 }
145
146 sub calculateMRO {
147     my ($class) = @_;
148     no strict 'refs';
149     return _merge(
150         [ $class ],                                        # the class we are linearizing
151         (map { [ calculateMRO($_) ] } @{"${class}::ISA"}), # the MRO of all the superclasses
152         [ @{"${class}::ISA"} ]                             # a list of all the superclasses    
153     );
154 }
155
156 1;
157
158 __END__
159
160 =pod
161
162 =head1 NAME
163
164 Class::C3 - A pragma to use the C3 method resolution order algortihm
165
166 =head1 SYNOPSIS
167
168     package A;
169     use Class::C3;     
170     sub hello { 'A::hello' }
171
172     package B;
173     use base 'A';
174     use Class::C3;     
175
176     package C;
177     use base 'A';
178     use Class::C3;     
179
180     sub hello { 'C::hello' }
181
182     package D;
183     use base ('B', 'C');
184     use Class::C3;    
185
186     # Classic Diamond MI pattern
187     #    <A>
188     #   /   \
189     # <B>   <C>
190     #   \   /
191     #    <D>
192
193     package main;
194
195     print join ', ' => Class::C3::calculateMRO('Diamond_D') # prints D, B, C, A
196
197     print D->hello() # prints 'C::hello' instead of the standard p5 'A::hello'
198     
199     D->can('hello')->();          # can() also works correctly
200     UNIVERSAL::can('D', 'hello'); # as does UNIVERSAL::can()
201
202 =head1 DESCRIPTION
203
204 This is currently an experimental pragma to change Perl 5's standard method resolution order 
205 from depth-first left-to-right (a.k.a - pre-order) to the more sophisticated C3 method resolution
206 order. 
207
208 =head2 What is C3?
209
210 C3 is the name of an algorithm which aims to provide a sane method resolution order under multiple
211 inheritence. It was first introduced in the langauge Dylan (see links in the L<SEE ALSO> section),
212 and then later adopted as the prefered MRO (Method Resolution Order) for the new-style classes in 
213 Python 2.3. Most recently it has been adopted as the 'canonical' MRO for Perl 6 classes, and the 
214 default MRO for Parrot objects as well.
215
216 =head2 How does C3 work.
217
218 C3 works by always preserving local precendence ordering. This essentially means that no class will 
219 appear before any of it's subclasses. Take the classic diamond inheritence pattern for instance:
220
221      <A>
222     /   \
223   <B>   <C>
224     \   /
225      <D>
226
227 The standard Perl 5 MRO would be (D, B, A, C). The result being that B<A> appears before B<C>, even 
228 though B<C> is the subclass of B<A>. The C3 MRO algorithm however, produces the following MRO 
229 (D, B, C, A), which does not have this same issue.
230
231 This example is fairly trival, for more complex examples and a deeper explaination, see the links in
232 the L<SEE ALSO> section.
233
234 =head2 How does this module work?
235
236 This module uses a technique similar to Perl 5's method caching. During the INIT phase, this module 
237 calculates the MRO of all the classes which called C<use Class::C3>. It then gathers information from 
238 the symbol tables of each of those classes, and builds a set of method aliases for the correct 
239 dispatch ordering. Once all these C3-based method tables are created, it then adds the method aliases
240 into the local classes symbol table. 
241
242 The end result is actually classes with pre-cached method dispatch. However, this caching does not
243 do well if you start changing your C<@ISA> or messing with class symbol tables, so you should consider
244 your classes to be effectively closed. See the L<CAVEATS> section for more details.
245
246 =head1 OPTIONAL LOWERCASE PRAGMA
247
248 This release also includes an optional module B<c3> in the F<opt/> folder. I did not include this in 
249 the regular install since lowercase module names are considered I<"bad"> by some people. However I
250 think that code looks much nicer like this:
251
252   package MyClass;
253   use c3;
254   
255 The the more clunky:
256
257   package MyClass;
258   use Class::C3;
259   
260 But hey, it's your choice, thats why it is optional.
261
262 =head1 FUNCTIONS
263
264 =over 4
265
266 =item B<calculateMRO ($class)>
267
268 Given a C<$class> this will return an array of class names in the proper C3 method resolution order.
269
270 =item B<initialize>
271
272 This can be used to initalize the C3 method dispatch tables. You need to call this if you are running
273 under mod_perl, or in any other environment which does not run the INIT phase of the perl compiler.
274
275 NOTE: 
276 This can B<not> be used to re-load the dispatch tables for all classes. This is because it does not first
277 return the classes to their virginal state, which would need to happen in order for the dispatch tables
278 to be properly reloaded.
279
280 =back
281
282 =head1 CAVEATS
283
284 Let me first say, this is an experimental module, and so it should not be used for anything other 
285 then other experimentation for the time being. 
286
287 That said, it is the authors intention to make this into a completely usable and production stable 
288 module if possible. Time will tell.
289
290 And now, onto the caveats.
291
292 =over 4
293
294 =item Use of C<SUPER::>.
295
296 The idea of C<SUPER::> under multiple inheritence is ambigious, and generally not recomended anyway.
297 However, it's use in conjuntion with this module is very much not recommended, and in fact very 
298 discouraged. In the future I plan to support a C<NEXT::> style interface to be used to move to the 
299 next most appropriate method in the MRO.
300
301 =item Changing C<@ISA>.
302
303 It is the author's opinion that changing C<@ISA> at runtime is pure insanity anyway. However, people
304 do it, so I must caveat. Any changes to the C<@ISA> will not be reflected in the MRO calculated by this
305 module, and therefor probably won't even show up. I am considering some kind of C<recalculateMRO> function
306 which can be used to recalculate the MRO on demand at runtime, but that is still off in the future.
307
308 =item Adding/deleting methods from class symbol tables.
309
310 This module calculates the MRO for each requested class during the INIT phase by interogatting the symbol
311 tables of said classes. So any symbol table manipulation which takes place after our INIT phase is run will
312 not be reflected in the calculated MRO.
313
314 =back
315
316 =head1 TODO
317
318 =over 4
319
320 =item More tests
321
322 You can never have enough tests :)
323
324 I need to convert the other MRO and class-precendence-list related tests from the Perl6-MetaModel (see link
325 in L<SEE ALSO>). In addition, I need to add some method checks to these tests as well.
326
327 =item call-next-method / NEXT:: / next METHOD
328
329 I am contemplating some kind of psudeo-package which can dispatch to the next most relevant method in the 
330 MRO. This should not be too hard to implement when the time comes.
331
332 =item recalculateMRO
333
334 This being Perl, it would be remiss of me to force people to close thier classes at runtime. So I need to 
335 develop a means for recalculating the MRO for a given class. 
336
337 =back
338
339 =head1 SEE ALSO
340
341 =head2 The original Dylan paper
342
343 =over 4
344
345 =item L<http://www.webcom.com/haahr/dylan/linearization-oopsla96.html>
346
347 =back
348
349 =head2 The prototype Perl 6 Object Model uses C3
350
351 =over 4
352
353 =item L<http://svn.openfoundry.org/pugs/perl5/Perl6-MetaModel/>
354
355 =back
356
357 =head2 Parrot now uses C3
358
359 =over 4
360
361 =item L<http://aspn.activestate.com/ASPN/Mail/Message/perl6-internals/2746631>
362
363 =item L<http://use.perl.org/~autrijus/journal/25768>
364
365 =back
366
367 =head2 Python 2.3 MRO related links
368
369 =over 4
370
371 =item L<http://www.python.org/2.3/mro.html>
372
373 =item L<http://www.python.org/2.2.2/descrintro.html#mro>
374
375 =back
376
377 =head2 C3 for TinyCLOS
378
379 =over 4
380
381 =item L<http://www.call-with-current-continuation.org/eggs/c3.html>
382
383 =back 
384
385 =head1 AUTHOR
386
387 Stevan Little, E<lt>stevan@iinteractive.comE<gt>
388
389 =head1 COPYRIGHT AND LICENSE
390
391 Copyright 2005 by Infinity Interactive, Inc.
392
393 L<http://www.iinteractive.com>
394
395 This library is free software; you can redistribute it and/or modify
396 it under the same terms as Perl itself. 
397
398 =cut