SV之OOP基础知识

本文深入探讨了System Verilog(OOP)中的核心概念,包括对象声明与传递、属性与方法、类成员的可见性控制、静态变量与方法的使用、存储方式的选择、虚方法与多态性的实现及应用。此外,还介绍了蓝图模式在验证环境中的应用。

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对象声明与传递

Transaction t1 t2 ;
t1= new();
t2=t1;
t1=new();

声明句柄:申明指向某一对象的句柄t1,t2中。
创建对象:构造函数new为对象分配空间,并将其地址保存在t1这个句柄中。
传递对象:将t1句柄的对象也传给t2,这时,t1和t2指向同一对象。
创建新对象:这时t1指向新对象,t2仍指向旧对象。

专用术语

OOP中的变量称为属性property
OOP中的task或function 称为方法method
子程序的原型prototype是指明了参数列表和返回类型(如果存在的话)的第一行

数据类型

在SV中,类可以定义在program, module, package中,但是一般一个类或几个相关的类会单独写在一个文件中。最终在program中调用。
而且在SV中,所有成员 默认都是public类型的,除非显示的用local/protected来声明。实际上,SV class中的变量应该尽可能的用public并且rand,来增加可控性。
local/protected都可以针对property和method来说明,local表示member只对该class的对象可见,extend出的subclass也是不可见的。 但是该class中non-local的method调用了local的method或者property,inherit之后的method也是可以正常执行的。
protected表示member对该class和它的subclass都是可以见的。 对外部的大环境不可见。


静态变量

一个类中的静态变量,可以被这个类的所有实例共享,并且其使用范围仅限于这个类。

  • 与动态变量的区别:动态变量中的每个变量都只能被这个类的具体某一对象使用。在其他同类型对象中不能使用。也可被称为局部变量。
  • 与全局变量的区别:全局变量对于整个测试平台而言,都是可访问的。不管是其他类型的类,还是其他程序块。
  • 调用: 使用.或者::(即类作用域操作符)

静态方法

静态方法是用于对静态变量的操作的吧(猜)。
即使类是没有任意示例,也可以直接调用静态方法。


类中方法/类、子程序中 类 的定义

  • 类中的方法:即task和function默认是采用自动存储的,即automatic类型,所以,不用担心忘记使用automatic修饰符。
  • 在一个类A中调用类B的时候,注意一定要实例化类B,这一实例化的过程常在类A的构造函数(即new函数)中完成。
  • 在一个字程序C中对类D进行修改(成员变量的修改)时
    • 如果希望自己的修改结果被C以后其他地方看到,那么,在定义C的时候,我们需要要参数D的使用定义为ref型
    • 如果不希望自己的修改结果被其他地方看到,这就需要对类D的对象简单的做一个copy。

存储方式——静态存储与动态存储

静态存储:相当于任务中的所有局部 变量都变成了 “静态变量”,
因为这时,如果在测试程序中的多个地方调用了同一个任务,局部变量会窜用共享的静态存储区,
所以不同的线程中会串用这些局部变量,某种意义上局部变量就变成了”静态变量“。
可以指定任务、函数、模块使用自动存储,迫使仿真器使用堆栈区存储局部变量。(即使用automatic)
SV中,module 和program 块默认是使用静态存储,刚好与类相反,类中存储方式默认为automatic 方式。
这也体现了类就是为了复用的目的而使用的封装方法。而module和program多不是为了复用的目的,如果需要的话,比如program中有多线程,多线程中共享变量的时候,这时就要加上automatic,使得变量入堆栈,而不冲突。

虚方法

类中的函数被标记为virtual型, 这样就可以在需要的时候(大多是继承时)重新定义了。

多态

多态性(polymorphisn)是允许你将父对象设置成为和一个或更多的他的子对象相等的技术,赋值之后,父对象就可以根据当前赋值给它的子对象的特性以不同的方式运作。简单的说,就是一句话:允许将子类类型的指针赋值给父类类型的指针。

多态的通俗解释1

**C++中的虚函数的作用主要是实现了多态的机制。
关于多态,简而言之就是用父类型别的指针指向其子类的实例,
然后通过父类的指针调用实际子类的成员函数。
这种技术可以让父类的指针有“多种形态”,**

多态的通俗解释2

前几天在网上看到这样的一个问题:
多态现在一般的用法,就是拿一个父类的指针去调用子类中被重写的方法。但我搞不懂为什么要那么做,我们直接在子类中写一个同名的成员函数,从而隐藏父类的函数不就行了么?
然后有人这样回答:
将父类比喻为电脑的外设接口,子类比喻为外设,现在我有移动硬盘、U盘以及MP3,它们3个都是可以作为存储但是也各不相同。如果我在写驱动的时候,我用个父类表示外设接口,然后在子类中重写父类那个读取设备的虚函数,那这样电脑的外设接口只需要一个。但如果我不是这样做,而是用每个子类表示一个外设接口,那么我的电脑就必须有3个接口分别来读取移动硬盘、U盘以及MP3。若以后我还有SD卡读卡器,那我岂不是要将电脑拆了,焊个SD卡读卡器的接口上去?

多态的实现方法

实现多态,有二种方式,覆盖,重载。
- 列表内容
- 覆盖,是指子类重新定义父类的虚函数的做法。
- 重载,是指允许存在多个同名函数,而这些函数的参数表不同(或许参数个数不同,或许参数类型不同,或许两者都不同)。

其实,重载的概念并不属于“面向对象编程”,重载的实现是:编译器根据函数不同的参数表,对同名函数的名称做修饰,然后这些同名函数就成了不同的函数(至少对于编译器来说是这样的)。如,有两个同名函数:function func(p:integer):integer;和function func(p:string):integer;。那么编译器做过修饰后的函数名称可能是这样的:int_func、str_func。对于这两个函数的调用,在编译器间就已经确定了,是静态的(记住:是静态)。也就是说,它们的地址在编译期就绑定了(早绑定),因此,重载和多态无关!真正和多态相关的是“覆盖”。当子类重新定义了父类的虚函数后,父类指针根据赋给它的不同的子类指针,动态(记住:是动态!)的调用属于子类的该函数,这样的函数调用在编译期间是无法确定的(调用的子类的虚函数的地址无法给出)。因此,这样的函数地址是在运行期绑定的(晚邦定)。结论就是:重载只是一种语言特性,与多态无关,与面向对象也无关!引用一句Bruce Eckel的话:“不要犯傻,如果它不是晚邦定,它就不是多态。”
那么,多态的作用是什么呢?我们知道,封装可以隐藏实现细节,使得代码模块化;继承可以扩展已存在的代码模块(类);它们的目的都是为了——代码重用。而多态则是为了实现另一个目的——接口重用!多态的作用,就是为了类在继承和派生的时候,保证使用“家谱”中任一类的实例的某一属性时的正确调用。
  重载:编译期确定   多态:运行期才确定(晚绑定)

蓝图模式

所谓蓝图模式,起始就是将发生器分为 产生器和驱动器。(也可以理解为sequencer和driver了)。
这样的话。我们写好驱动部分就不用动了。再次修改时,只需要修改产生的trans就好

BluePrint pattern:
        其实是类的继承在可重用验证环境中的一种典型用法。
        以Transaction为例,定义一个Transaction的基类,然后再定义一个Transaction的扩展类,
        然后在顶层Test中,指定Generator需要哪一个Transaction。
        其实和UVM中的sequencer调用sequence如出一辙。

class Environment;
         Generator gen;
            Driver drv;
       mailbox gen2drv;
      function void build;      //new函数的构建,mailbox, drv, gen
             task  run();
             task  wrap_up() ; 
    endclass
---------------------------------------------
 class Generator;                                                                         
            mailbox gen2drv;                                                               
            Transaction tr;                                                                
            function new (input mailbox gen2drv)                                           
                                  this.gen2drv = gen2drv;                                  
                                  tr = new();                                              
            endfunction                                                                    
            task run;                                                                      
                     Transaction tr1;
                     forever begin
                                    assert(tr.randomize() );
                                    tr1 = tr.copy();       //copy一份到driver
                                    gen2drv.put (tr1);
                                end
             endtask
 endclass
----------------------------------------------------- 
     program  automatic test;
                       Environment  env;
                           initial begin
                                       env = new();
                                       env.build();        //new函数
                                           begin
                                               BadTr bad = new();
                                               env.gen.tr = bad; //通过类的顶层关系来调用,Transaction的替换。
                                           end
                                       env.run();
                                       env.wrap_up();
                                    end
               endprogram
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