systemverilog中的对象和句柄

在 SystemVerilog 中,句柄(handle)是用来指向对象的“指针”。通过句柄,可以访问对象的成员变量和成员方法。

class A;
  function new();
  endfunction 
endclass 

program tb_top;
  initial begin 
    A tr_A, tr_B, tr_C;
    // 定义了三个A类型的句柄 tr_A、tr_B和tr_C,此时句柄没有指向任何对象,为 null 
    tr_A = new();// 通过new函数创建了一个A类型的对象,tr_A 句柄指向它;tr_B和tr_C 仍为 null 
    tr_B = tr_A; // 此时 tr_B 句柄也指向了 tr_A 指向的对象 
    tr_C = new();// 通过 new 函数创建了一个A类型的对象,tr_C 句柄指向它;tr_A 和 tr_B 不变 
    tr_A = tr_C; // 此时 tr_A 句柄指向了 tr_C 指向的对象 
  end 
endprogram 
class A;
  // 类中定义的变量和方法
endclass 

program tb_top;
  initial begin 
    A tr_A;  // 声明一个 A 类型的句柄 tr_A,此时句柄没有指向任何对象,为 null 
    tr_A = new();  // 通过 new 函数创建了一个 A 类型的对象,tr_A 句柄指向它
    // 现在可以通过 tr_A 句柄来使用对象中的成员变量或成员方法
    tr_A.addr = 32'h42;  // 对象的成员变量赋值
    tr_A.display();  // 调用对象的成员方法
  end 
endprogram 

### SystemVerilog 中面向对象编程的多态特性 #### 3.1 虚方法 `virtual` 在SystemVerilog中,多态性的核心在于虚方法`virtual function`或`virtual task`。这些方法允许基类定义一个接口,派生类可以根据需要提供具体实现。当通过基类类型的句柄调用虚方法时,实际执行的是由运行时刻所指向的具体对象的方法版本。 ```systemverilog class Base; // 定义虚拟函数 virtual function void display(); $display("Base Class"); endfunction endclass : Base // 派生自Base的新类DerivedA class DerivedA extends Base; // 重载显示功能 virtual function void display(); $display("DerivedA Class"); endfunction endclass : DerivedA // 另一个派生自Base的新类DerivedB class DerivedB extends Base; // 同样重载显示功能 virtual function void display(); $display("DerivedB Class"); endfunction endclass : DerivedB ``` 上述代码展示了如何创建带有虚方法的基础类以及两个不同的衍生类来覆盖这个基础方法[^1]。 #### 3.2 动态绑定机制 得益于动态绑定(即晚绑定),即使是在编译期间无法确切知道哪个具体的子类会被实例化的场景下,也可以安全地操作不同类型的对象。这是因为每次调用都会检查当前对象的实际类型,并据此决定应该调用哪一个特定于该类型的实现版本。 ```systemverilog module testbench; initial begin Base p; // 声明为基类指针 // 创建不同类型的对象并赋给同一个base class handle 'p' p = new DerivedA(); p.display(); // 输出 "DerivedA Class" p = new DerivedB(); p.display(); // 输出 "DerivedB Class" end endmodule : testbench ``` 这段程序说明了即使是相同的句柄,在不同时刻它可以指向不同种类的对象,并且能够正确调用相应类别的成员函数[^2]。 #### 类型向下转换 `$cast` 有时可能需要获取某个已知更精确类型的引用。这时可以利用强制类型转换技术如`$cast()`来进行向上兼容的安全转型: ```systemverilog if (!$cast(p_derived_a, p)) begin $fatal(0,"Failed to cast from base to derived A."); else // 成功转成后可访问仅存在于derived中的成员... endif ``` 这里展示了一个简单的例子,其中尝试将一个基类句柄强转为目标派生类的句柄。如果成功,则意味着原始对象确实属于目标派生类别之一;否则会触发错误报告[^3]。
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