SV学习（5）——类和对象、类的成员

1. 类和对象概述

• class类：包含成员变量和方法，是软件盒子
• object对象：类的实例
• handle句柄（指针）：用来指向对象的指针
• property属性（变量）：在类中声明的存储数据的变量
• method方法：类中使用task或function定义方法，处理自身或外部传入的数据

2. 声明类并创建对象

class Transaction;
	bit [31: 0] addr, crc, data[8];
	
	function void display;
		$display ("Transaction: %h", addr);
	endfunction: display
	
	function void calc_crc;
		crc = addr ^ data.xor;
	endfunction: calc_crc
	
endclass: Transaction

initial	begin
	Transaction tr;	// 声明句柄
	tr = new();		// 创建对象
end

• 创建对象，开辟新的内存空间，用来存放新的成员变量和方法
• 创建对象时，会调用构建函数（可自定义），不需要返回值，隐式的返回例化后的对象指针
• 创建对象的动作时动态的，可以在仿真过程中发生

3. 句柄的传递

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

4. 对象的销毁

• 没有句柄指向的对象就会被销毁，空间被收回
• SV不能回收一个被句柄引用的对象，即同一个对象被多个句柄指向，必须清除所有句柄才能销毁对象

5. 句柄的使用

• 句柄可以用来创建多个对象，也可以前后指向不同对象

  Transaction t1, t2;
  t1 =  new();
  t2 = t1;
  t1 = new();
  t2 = null;	// 将t2赋值为‘空’，即不指向任何对象，此时指针‘悬空’，悬空的指针很‘危险’
  

• 可以通过句柄来使用对象中的成员变量或者成员方法

  Transaction t;
  t = new();
  t.addr = 32'h42;
  t.display();// 调用对象的成员方法
  

6. 静态变量

• class中声明的变量默认为动态变量，声明周期始于对象创建，终于对象销毁

• static声明class中变量为静态，声明周期始于编译阶段，贯穿于整个仿真阶段

• 静态变量var的引用：class::car、object.var

• 类的所有对象共享一个静态变量

  class Transaction;
  	static itn count = 0;
  	int id;
  	
  	function new ();
  		id = count++;
  	endfunction
  	
  endclass: Transaction
  
  initial	begin
  	Transaction t1, t2;
  	t1 = new();	// id = 0, count = 1
  	t2 = new();	// id = 1, count = 2
  	$display("Second id = %d, count = %0d", t2.id, t2.count);	// 同 Transaction::count	
  end
  

7. 静态方法

• class中声明的方法默认是动态的，可以用static修改为静态方法
• 静态方法内可以声明并使用动态变量，但是不能使用类的动态成员变量

在调用静态方法时，可能并没有创建具体的对象，也因此没有为动态成员变量开辟空间，因此在静态方法中使用类的动态成员变量是禁止的，可能会造成内存泄漏，但是静态方法可以使用类的静态变量，因为静态方法和静态变量在编译阶段就已经分配好了空间。

class Transaction;
	static Congif cfg;
	static int count = 0;
	int id;
	
	// 通过静态方法来操作静态变量
	static function void display_statics();
		$display("Transaction cfg.mode = %s, count = %0d", cdf.mode.name(), count);
	endfunction
	
endclass: Transaction

initial	begin
	Congif cfg;
	Transaction::cfg = cfg;			// 静态变量赋值
	Transaction::display_statics();	// 调用静态方法
end

8. 验证为什么需要OOP面向对象

• 验证环境的不同组件其功能和所需要处理的数据内容是不相同的
• 不同环境的同一类型的组件其所具备的功能和数据内容是相似的
• 基于以上两点，验证世界的各个组件角色明确、功能分立，使用面向对象编程于验证世界的构建原则十分符合

9. 一些差别对比

9.1. Verilog的例化和SV class例化的差别：

• 两者共同点在于使用想用的模板来创建内存实例
• 不同点在于Verilog的例化是静态的，即在编译链接时玩车个，而SV class例化是动态的，可以在任意时间点发生，使得类的例化方式更加灵活和节省空间
• Verilog中没有句柄的概念，即只能通过层次化的索引方式A.B.sigX，而SV class通过句柄可以将对象的指针赋予其他句柄，使得操作更加灵活

9.2. 类与结构体的异同

• 二者本身都可以定义数据成员
• 类变量在声明之后，需要构造函数才会创建对象实体，而struct在变量声明时就开辟内存
• 类除了可以声明数据变量，还可以声明方法，而struct不行
• 根本上看，struct是一种数据结构，而class包含了数据成员以及针对这些成员们操作的方法

9.3. 类与模块的异同

• 从数据和方法定义而言，二者都可以作为封闭的容器来定义和存储
• 从例化来看，模块必须在仿真一开始就确定是否应该被例化，类的变量在仿真的任何时段都可以被构造（开辟内存）创建新对象。硬件部分必须在仿真一开始就确定下来，即module和其内部过程块、变量都应该是静态的；而软甲部分，即类的部分可以在仿真任何阶段声明并创建出新的对象
• 从封装性来看，模块内的变量和方法是对外部公共（public）开放的，而类可以根据需要确定外部访问的权限是否是默认的公共类型、或者受保护类型（protected）还是私有类型（local）
• 从继承性来看，模块没有任何的继承性，即无法在原有module基础上进行新module功能的扩展，而继承性是类的一大特点