SystemVerilog 中 $cast 的用法详解

最新推荐文章于 2025-07-08 15:58:46 发布
原创 最新推荐文章于 2025-07-08 15:58:46 发布 · 978 阅读 · 13 ·
CC 4.0 BY-SA版权
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
文章标签：

#开发语言

文章目录

1. 引言

在 SystemVerilog 中，$cast 是一种用于动态类型转换的操作符，主要用于将父类句柄转换为子类句柄，或者在枚举类型之间进行转换。它提供了一种安全的方式来检查类型转换是否合法，避免运行时错误。本文将详细介绍 $cast 的用法，并通过代码示例进行说明。

2. $cast 的基本概念

2.1 定义与语法

$cast 的语法形式为：

$cast(dest, src);

其中：

dest 是目标变量，用于存储转换后的值。
src 是源变量，需要进行类型转换的值。

$cast 的返回值是一个布尔值，表示转换是否成功：

如果转换成功，返回 1，并将转换后的值赋给 dest。
如果转换失败，返回 0，dest 保持不变。

2.2 向下转型（Downcasting）

向下转型是指将父类对象转换为子类对象。由于子类可能包含父类中没有的属性和方法，这种转换需要在运行时进行类型检查，以确保安全性。

class Animal;
    virtual function void speak();
        $display("Animal sound");
    endfunction
endclass

class Dog extends Animal;
    function void speak();
        $display("Woof!");
    endfunction

    function void fetch();
        $display("Fetching the ball");
    endfunction
endclass

module test;
    initial begin
        Animal a;
        Dog d;

        a = new Dog();         // 父类引用指向子类对象
        if ($cast(d, a)) begin // 向下转型
            d.speak();         // 输出: Woof!
            d.fetch();         // 输出: Fetching the ball
        end else begin
            $display("Cast failed");
        end
    end
endmodule

a 是 Animal 类型的引用，但实际指向的是 Dog 对象。
使用 $cast(d, a) 将 a 转换为 Dog 类型。
如果转换成功，可以调用 Dog 类特有的方法 fetch。

2.3 向上转型（Upcasting）

向上转型是指将子类对象转换为父类对象。这种转换是安全的，因为子类对象总是包含父类的所有属性和方法。

class Animal;
    virtual function void speak();
        $display("Animal sound");
    endfunction
endclass

class Dog extends Animal;
    function void speak();
        $display("Woof!");
    endfunction
endclass

module test;
    initial begin
        Dog d = new();
        Animal a;

        a = d; // 向上转型（隐式转换）
        a.speak(); // 输出: Woof!
    end
endmodule

a = d 是向上转型，不需要显式使用 $cast。
向上转型总是安全的，因为子类对象包含父类的所有特性。

2.4 使用场景

$cast 主要用于以下场景：

父类句柄转换为子类句柄。
枚举类型之间的转换。
类型安全的动态转换。

3. 父类句柄转换为子类句柄

3.1 基本用法

$cast 可以将父类句柄转换为子类句柄，前提是父类句柄实际指向子类对象。

class Animal;
  virtual function void speak();
    $display("Animal speaks");
  endfunction
endclass

class Dog extends Animal;
  function void speak();
    $display("Dog barks");
  endfunction
endclass

module top;
  initial begin
    Animal a;
    Dog d = new();
    a = d;                   // 父类句柄指向子类对象

    Dog d2;
    if ($cast(d2, a)) begin  // 将父类句柄转换为子类句柄
      d2.speak();            // 输出：Dog barks
    end else begin
      $display("Cast failed");
    end
  end
endmodule

3.2 转换失败的情况

如果父类句柄未指向子类对象，$cast 会返回 0，表示转换失败。

class Animal;
  virtual function void speak();
    $display("Animal speaks");
  endfunction
endclass

class Dog extends Animal;
  function void speak();
    $display("Dog barks");
  endfunction
endclass

module top;
  initial begin
    Animal a = new();           // 父类句柄指向父类对象
    Dog d2;
    if ($cast(d2, a)) begin     // 转换失败
      d2.speak();
    end else begin
      $display("Cast failed");  // 输出：Cast failed
    end
  end
endmodule

4. 枚举类型之间的转换

4.1 基本用法

$cast 可以用于枚举类型之间的转换，前提是枚举值在目标枚举类型中有效。

typedef enum {RED, GREEN, BLUE} color_t;
typedef enum {LOW, MEDIUM, HIGH} intensity_t;

module top;
  initial begin
    color_t color = GREEN;
    intensity_t intensity;

    if ($cast(intensity, color)) begin        // 将 color_t 转换为 intensity_t
      $display("Intensity: %0d", intensity);  // 输出：Intensity: 1
    end else begin
      $display("Cast failed");
    end
  end
endmodule

4.2 转换失败的情况

如果枚举值在目标枚举类型中无效，$cast 会返回 0，表示转换失败。

typedef enum {RED, GREEN, BLUE} color_t;
typedef enum {LOW, MEDIUM, HIGH} intensity_t;

module top;
  initial begin
    color_t color = BLUE;
    intensity_t intensity;

    if ($cast(intensity, color)) begin  // 转换失败
      $display("Intensity: %0d", intensity);
    end else begin
      $display("Cast failed");          // 输出：Cast failed
    end
  end
endmodule

5. 类型安全的动态转换

5.1 动态类型检查

$cast 提供了一种安全的动态类型转换机制，避免运行时错误。

class Animal;
  virtual function void speak();
    $display("Animal speaks");
  endfunction
endclass

class Dog extends Animal;
  function void speak();
    $display("Dog barks");
  endfunction
endclass

module top;
  initial begin
    Animal a;
    Dog d = new();
    a = d;                   // 父类句柄指向子类对象

    Dog d2;
    if ($cast(d2, a)) begin  // 动态类型转换
      d2.speak();            // 输出：Dog barks
    end else begin
      $display("Cast failed");
    end
  end
endmodule

5.2 避免运行时错误

通过 $cast 进行类型转换，可以避免直接赋值导致的运行时错误。

class Animal;
  virtual function void speak();
    $display("Animal speaks");
  endfunction
endclass

class Dog extends Animal;
  function void speak();
    $display("Dog barks");
  endfunction
endclass

module top;
  initial begin
    Animal a = new();  // 父类句柄指向父类对象
    Dog d2;

    // 直接赋值会导致运行时错误
    // d2 = a;  // 错误！

    if ($cast(d2, a)) begin     // 安全转换
      d2.speak();
    end else begin
      $display("Cast failed");  // 输出：Cast failed
    end
  end
endmodule

6. $cast 的使用场景

6.1 多态性应用

在多态性应用中，$cast 用于将父类句柄转换为子类句柄，以调用子类的特定方法。

class Animal;
  virtual function void speak();
    $display("Animal speaks");
  endfunction
endclass

class Dog extends Animal;
  function void speak();
    $display("Dog barks");
  endfunction
endclass

module top;
  initial begin
    Animal a;
    Dog d = new();
    a = d;  				 // 父类句柄指向子类对象

    Dog d2;
    if ($cast(d2, a)) begin  // 动态类型转换
      d2.speak();  			 // 输出：Dog barks
    end else begin
      $display("Cast failed");
    end
  end
endmodule

6.2 枚举类型转换

在枚举类型之间进行转换时，$cast 提供了一种安全的方式。

typedef enum {RED, GREEN, BLUE} color_t;
typedef enum {LOW, MEDIUM, HIGH} intensity_t;

module top;
  initial begin
    color_t color = GREEN;
    intensity_t intensity;

    if ($cast(intensity, color)) begin        // 将 color_t 转换为 intensity_t
      $display("Intensity: %0d", intensity);  // 输出：Intensity: 1
    end else begin
      $display("Cast failed");
    end
  end
endmodule

7. 注意事项

类型兼容性：确保源类型和目标类型兼容，避免转换失败。
动态类型检查：使用 $cast 进行动态类型转换，避免运行时错误。
枚举值有效性：在枚举类型转换时，确保枚举值在目标类型中有效。

8. 总结

$cast 是 SystemVerilog 中用于动态类型转换的重要工具，主要用于父类句柄转换为子类句柄和枚举类型之间的转换。它提供了一种安全的方式来检查类型转换是否合法，避免运行时错误。合理使用 $cast 可以提高代码的灵活性和可靠性，是面向对象编程的重要特性。

Stealers
关注
#systemverilog# 关键字之 $cast
那么菜的博客
02-10 432
参考：《SystemVerilog_3.1a》Chapter 3.14/P43
SystemVerilog绿皮书疑难点解析
Guchen666的博客
05-24 3232
8.7 回调(callback) 当你的testbench写好后，如果想在一个task里面添点东西怎么办? 前面添点？后面添点? 你可以将该task定义为一个虚方法，然后在可能的扩展类中覆盖其行为。这样做的缺点是如果你想增加新的行为，可能需要在扩展类的新方法中重复原方法的所有代码。而且一旦对基类做了修改，需要将它传播到所有派生类中。那么有没有更好的办法？ 解决方法就是使用回调，在写testbench时，预留几个virtual的task在你想添程序的地方，这些virtual的task放在一个类里面去实现，我们
uvm_object.clone()为什么必须用$cast()
qq_42779035的博客
03-29 840
关键点说明方法返回类型clone()返回uvm_object（基类），需要转换为具体子类。类型安全$cast动态检查类型兼容性，避免运行时错误。多态性支持允许统一接口处理所有uvm_object子类的克隆操作。替代方案的缺陷静态转换不安全，直接赋值会编译失败。$cast 是连接多态性设计（返回基类句柄）和具体类型需求（使用子类句柄）的桥梁。它确保了类型安全，同时支持UVM的灵活性和扩展性。
【IC验证】systemverilog_类型转换及$cast
最新发布
weixin_47730622的博客
07-08 393
systemverilog_类型转换及$cast相关知识点
SystemVerilog-$cast详解
qq_36955425的博客
05-07 4463
为什么这里可以写，因为在实际调用的时候，是两个子类之间的复制，通过调用子类的copy函数，copy函数的参数传递的是子类的句柄，在函数传参的过程中，也就将形式参数父类的句柄指向了实参子类的对象，因此可以cast。这样的化，通过父类的cast，其实就是子类的对象，同样的父类也不能访问子类本身的成员变量，父类改变自身的成员变量，子类调用自己父类的成员变量时也会发生改变。且经过cast后，等同于赋值操作，即父类的句柄指向子类的对象，且只能访问子类对象的继承类的成员变量。3. 两个不同的子类之间的cast。
Systemverilog中$cast()的使用
qq_37960317的博客
10-17 9134
@Systemverilog中$cast()的使用 1 静态转换 SV类型转换分两种方法，一种叫静态类型转换，另一种称之为动态类型转换。静态类型转换的语法类似为： int a = 2; real b; b = real'(a); 这种类型`()的静态类型转换，一般不检查转换是否合法，因此具有一定的危险性。 2 动态转换 但cast的task却不是这样，cast的task却不是这样，cast的task却不是这样，cast是systemverilog中的内建方法，它会进行类型检查。如果转换失败，会
【SystemVerilog】 $cast动态强制类型转换
小邦是名小ICer的博客
12-07 2613
会经常用到$cast，但因为一直没理解透彻，每次使用都得现找内容再消化。今天自己重新总结整理一下。
SystemVerilog中类型转换$cast的使用
热门推荐
小小黑的博客
04-13 3万+
类型转换$cast 1. $cast做枚举类型转换： 枚举类型的缺省类型为双状态int，可以使用简单的赋值表达式把枚举类型变量的值直接赋值给非枚举变量 如int，但SV不允许在没有进行显示类型转换的情况下把int变量直接赋值给枚举变量。SV要求显式的类型转换的目的在于让你意识到可能的数据越界情况。 typedef enum bit[1:0] {RED=0,BLUE,GREEN} COLOR_E...
uvm中$cast
03-14
在SystemVerilog UVM验证方法学中，`$cast`是实现动态类型转换的关键操作，主要用于处理父类与子类对象之间的安全转换。其核心作用是：**在运行时验证类型兼容性**，避免因类型不匹配导致运行时错误[^1]。 #### 一...
SystemVerilog 3.1a 系统函数详解：覆盖与控制
`$exit` 的使用在程序块的第16.6节中有所描述。 系统任务和系统函数是SystemVerilog的重要组成部分，特别是对于测试覆盖率的获取。系统内建的覆盖函数包括 `$coverage_control`, `$coverage_get_max`, `$coverage_...
SystemVerilog3.1a语言详解：数据类型与数组
类是SystemVerilog中面向对象编程的基础，可以定义属性和方法，实现封装、继承和多态性，为复杂的验证环境提供抽象和组织。 6. **动态数组(Dynamic Arrays)** 动态数组的大小可以在运行时确定，提供了更大的灵活...
systemverilog $cast
m0_38037810的博客
03-17 328
cast既可以将子类对象转给父类句柄，也可以将父类对象转给子类句柄。
systemverilog中$cast类型向下转换和虚方法
Alfred的博客
10-22 652
当使用继承来扩展类的功能的时候，需要一些OOP技巧来控制对象和功能。 如果将子类句柄赋值给父类句柄时，编译器则认为赋值是合法的，但分别利用子类句柄和父类句柄调用相同对象的成员时，将可能有不同的表现。 例如： class Transaction; rand bit [31:0] src; function void display(input string = ""); $display(%s Transaction: src = %d", prefix, src); endfunction end
SystemVerilog中的$cast()向下类型转换
seabeam的专栏
08-21 2万+
在UVM中经常可以看到$cast的身影，这是SV的build-in task之一，当然它还有function的版本，这里不讨论。说到这，不得不提到“类型转换”这个术语，SV和很多其他语言一样，都支持特定类型间的相互转换。SV类型转换分两种方法，一种叫静态类型转换，另一种称之为动态类型转换。静态类型转换的语法类似为： int a = 2; real b; b = real'(a);     这种
SystemVerilog之句柄转换——$cast
m0_62789966的博客
06-16 424
cast(子，父），只有父类指向子类或者子类扩展类的时候才能转换成功。且转换后的句柄只能指向父类的空间。如下代码及结果所示。
system verilog cast函数使用指南
weixin_44526273的博客
10-17 2091
SV cast指南
systemverilog：关于virtual和$cast
m0_38054858的博客
12-17 569
先上两个很简单的class定义 可以看见BB继承自AA，同时应该关注到所有的方法都不是virtual的。 现在开始实验： 实验1： aa=bb，让句柄aa指向bb的对象，能正常编译执行，原因是AA是BB的父类。想象一下，在没有这个语句时，你会拿aa这个句柄做一些什么，比如用aa.x访问一下x，或者用aa访问一个AA当中有的方法，绝不会凭空想要拿aa去看看变量y是什么值，因为AA中根本没有y啊！由于BB是AA的子类，继承了AA具有的所有东西，于是编译器认为你之前拿aa句柄做的事情，全都是能成功的，所以能
systemverilog中的类型转换$cast
m0_38037810的博客
10-19 7052
0. 介绍 在SV中类型转换有很多，在这里先将类型转换分成两种，静态类型转换和动态转换。 静态转换就是用cast operator——单引号（‘）。 动态转换用$cast。 1. 静态转换 static cast（’） 语法如下： 1 2 constant_cast ::=// from A.8.4(来自1800) casting_...
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值