该文主要是笔者梳理绿皮书对应章节的内容

System Verilog面向对象编程OPP基础——类（class）的基本使用

面向对象编程
- 概述
- 考虑名词而非动词
- 编写第一个类class
- OOP术语
- 创建新的对象
- - 构造函数new()
- 为对象创建一个句柄
- 对象的解除分配
- 使用对象
- 静态变量static
- - 简单的静态变量
  - 通过类名访问静态变量
  - 静态变量的初始化
- 类的方法
- 在类之外定义方法extern
- 作用域规则
- this
- 在类中可以使用另外一个类

面向对象编程

概述

面向对象编程(OOP)使得用户可以创建更加复杂的数据类型，并将该数据类型与使用这些数据类型
的程序紧密结合在一起。用户可以在更加抽象的层次建立测试平台和系统模型。通过调用函数来是
实现电平的改变。使用事务来替代信号的翻转。使得测试平台与细节分开，增加系统的可维护性。

考虑名词而非动词

测试平台的目的是给设计施加激励。然后检查其结果是否正确。我们区分传统的测试平台构建的操作：创建一个事务，发送，接收，检查结果，产生报告。

但是在OOP中，我们需要重新考虑测试平台的构建以及每一个部分的功能。

发生器(generator)：创建事务并将他们传送给下一级
驱动器(driver)：与设计进行会话
监视器(monitor)：设计返回的事务将被监视器捕获
计分板(scoreboard)：将捕获的数据与预期数据进行比对。
因此测试平台被分为多个块(block)，然后定义其互相之间的通信。

编写第一个类class

我们前面学习的是定义一个更加复杂的数据类型，类封装了数据，操作这些数的子程序.实例如下：

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

补充：为了更加方便的取分对齐一个块的开始与结束部分，可以在块结束的最后放一个标记(label)。在很多时候，这些标记可以方便的区分结束。例如：endtask、endfunction、endcalss

OOP术语

1）类(class):包含变量和子程序的基本构建块。
2）对象(object):类的一个实例。
3）句柄(handle):指向对象的指针。
4）属性(property):存储数据的变量
5）方法(method):任务或者函数中操作变量的程序性代码。
6）原型(prototype):程序的头，包括程序名，返回类型和参数列表。程序体则包含了执行代码。

创建新的对象

System Verilog的类，是在程序执行过程中需要的时候在被创建。所有的类在使用之前都应该被例化。例化后就会开辟一定的内存空间。

Transaction tr;// 声明一个句柄
tr = new();    //一个Transaction对象分配空间,同时初始化变量

构造函数new()

在声明句柄的时候，他被初始化为了特殊格式null。接下来调用new()来创Transaction对象的时候，nwe函数为其分配空间，并变量初始化为默认值。其中二值变量初始化为0，四值变量初始化为X。我们称作new为构造函数。没有返回值。使用new对类进行例化时，可以对变量指定初始值。方式如下：

class Transaction；logic [31: 0] addr,crc, data[8];function new(logic [31:0] a=3,d=5);addr = 1;foreach(data[i])data[i]=d;endfunction : new
endclass: Transaction
initial beginTransaction tr;tr=new(10)//data默认为5，

为对象创建一个句柄

首先要对于对象与句柄进行区分。一个句柄可以指向很多个对象。

Transaction t1,t2;//声明两个句柄
t1=new();//为第一个Transaction对象分配地址
t2=t1;//两个句柄指向一个对象，可以理解两个指针指向同一个内存空间
t1=new();//为第二个Transaction对象分配地址，因为这个时候t2还是指向的第一个对象，所以t1指向一个新的对象

具体映射关系见下图

通过以上例子对与句柄与对象进行区分。对象可以理解为向系统申请的一个内存空间，申请的方式就是通过句柄来保证的。这里句柄相当于一个对象的寻找、使用方式。一旦一个对象没有句柄指向，则这个对象的空间就会被释放掉。

对象的解除分配

实例如下。当对象不在被引用，即为没有指向他的句柄。

Transaction t;//声明一个句柄
t=new();//为第一个Transaction对象分配地址
t=new();//这是对第一个空间进行回收，同时开辟一个新的地址空间
t=null;//解除第二个分配，释放空间

使用对象

假设已经分配了一个对象，接下来就是如何使用对象。可以使用.来引用子变量和子程序。

Transaction t;//声明一个句柄
t=new();//为第一个Transaction对象分配地址，创建一个对象
t.addr=32'h32;//设置变量的值
t.display();//调用一个子程序

静态变量static

每个对象都有自己的局部变量，这些变量不与其他任何对象共享。但若是需要存在一个某种类型的变量需要被所有变量共享，就需要创建一个全局变量。

简单的静态变量

在System Verilog中，可以在类中创建一个静态变量，该变量将被这个类所有的实例共享。但是它使用的范围仅仅限制与则个类。如下实例中静态变量count用来保护目前所创建的对象的数目。他在声明的时候被初始化为0。之后每构建一个新的对象，相当于调用一次new()函数，他就被标记为一个唯一的值。同时count的值加1。

class Transaction;static int count=0;//已创建的对象的数目int id://实例的唯一标志function new()id= count++;//设置标志, count递增endfunction
endclass : Transaction
Transaction t1,t2;
initial begintl=new();//第一个实例,id=0,count=1t2=new();//第二个实例id=1, count=2
end

一个类应该事尽可能自己自足的，当打算创建一个全局变量的时候。首先需要考虑创建一个类的静态变量能否解决问题，对于一个类，应用的外部变量越少越好。

通过类名访问静态变量

这里引入一个新的访问静态变量的方法。该方法不需要使用句柄，而是使用class_name ::即类作用域操作符。

class Transaction; static int count=0;//创建的对象数...
endclass
Transaction t;
initial beginTransaction t;$display("%d transaction were created",t.count);//使用句柄引用静态句柄$display("%d transaction were created",Transaction:: count);//引用静态句柄
end

静态变量的初始化

通常是在声明的时候初始化。静态变量通常在声明时初始化。你不能简单地在类的构造函数中初始化静态变量因为每一个新的对象都会调用构造函数new()。你可能需要另一个静态变量来作为标志,以标识原始变量是否已被初始化。如果需要做一个更加详细的初始化,你可以使用初始化块但是要保证在创建第一个对象前,就已经初始化了静态变量。

类的方法

类中的程序也称为方法。也就是在类的作用域定义的task或者function。

class Transaction;function void display ();$display ("...");endfunction
endclass
Transaction t;
initial begintt=new();//创建一个 Transaction对象t.display();//调用 Transaction的方法
end

在类之外定义方法extern

SV允许在一个块外声明例子。使用关键词extern。实例如下

class Transaction;extern function void display ();
endclassfunction void Transaction::display ();$display ("...");
endfunction

作用域规则

作用域是一个代码块。例如一个模块，一个程序、任务、函数、类或者begin-end块。每个作用域都使用其作用域下定义的变量。

this

当你使用一个变量名的时候, Systemverilog将先在当前作用域内寻找,接着在上一级作用域内寻找,直到找到该变量为止。这也是 Verilog所采用的算法。但是如果你在类的很深的底层作用域,却想明确地引用类一级的对象呢?这种风格的代码在构造函数里最常见,因为这时候程序员使用相同的类变量名和参数名。关键词this可以实现该功能。

class Scoping;string oname;function new ( string oname ) ;this.oname = oname // 类变量oname=局部变量onameendfunction
endclass

在类中可以使用另外一个类

class Transact⊥on;bit [31: 0] addr, crc, data[8];Statistics stats;// Statistics句柄function new();stats=new();//创建 stats实例endfunctiontask create packet();//填充包数据stats.start()//传送数据包endtask
endclass

一定要记得例化对象,否则句柄stats是null,调用start会失败。这最好在上层即 Transaction类的构造函数中完成。这其中涉及到了编译的顺序问题。有时候你需要编译一个类。而这个类包含一个尚未定义的类。这个被包含的类的句柄就会引起错误。这时候需要使用typedef来声明一个类名。

typedef class Statistics;
class Transaction;Statistics stats;...
endclass
class Statistics; ...
endclass

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