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参考《Verilog 编程艺术》魏家明著
表达式
表达式是用操作符（operator）把操作数（operand）组合起来，并按照操作符的语义计算出结果。
操作符
操作符优先级
单目操作符优先级最高；
表格中行间的操作符优先级按降序排列
表格中行内的操作符具有相同的优先级
可以用括号调整操作符的顺序。
整数
整数可以在表达式中使用：
An unsized, unbased integer (12)
An unsized, based integer ('d12, 'sd12)
A sized, based integer (16'd12, 16'sd12)
在表达式中，对于用不同方式表达的整数有不同的解释
1。An unsized, unbased integer 被当作符号数
2。An unsized, based integer 被当作符号数
3。A sized，signed，based integer 被当作符号数
4。An unsized,unsigned，based integer 被当作无符号数
5。A sized，unsigned，based，integer 被当作无符号数
例如：有两种方式执行“minus 12 divided by 3”注意-12和-'d12具有同样的2的补码位。但是-'d12在表达式中失去了作为符号负数的特性。
integer intA;
intA = -12 / 3; // result is -4
intA = -'d12 / 3; // result is 1431655761
intA = -'sd12 / 3; // result is -4
intA = -4'sd12 / 3; // result is 1；-4'sd12 is the negative of the 4-bit quantity 1100,
// which is -4, -(-4) = 4。
// 属于上边第3种情况，属于符号数，1100第一位被当作负号解释，故其值表示（-4）
算数操作符
+，-，*，/，%，**
1.“/”是除法运算，在做整数除时向零方向舍去小数部分
2.“**”是指数运算
3.“%”取模运算，只可用于整数运算，而其他操作符既可用于整数也可用于实数
例如：在生成时钟的时候，必须选择合适的timescale和precision。当时用 PERIOD/2 计算延时时，必须保证小数不会被舍弃，实际上应该使用 PERIOD/2.0
prameter PERIOD = 15;
initial begin clk <= 0; forever #(PERIOD/2) clk = ~clk; end // Not correct
initial begin clk <= 0; forever #(PERIOD/2.0) clk = ~clk; end // Correct
算数表达式中的regs和integers
1.赋给reg变量或net线网的值被当作unsigned，除非reg变量或net线网被清晰声明成signed。
2.赋给integer，real或realtime变量的值被当作signed。
3.赋给time变量的值被当作unsigned
4.除了赋给real和realtime变量的值，符号数signed都用2的补码形式表示
5.赋给real和realtime变量的值用浮点数表示
6.signed和unsigned之间的转换保持同样的位bit表示。
比较操作符
<,<=,>,>=,===,!==,==,!=
比较操作符的规则如下：
1.它们的比较结果是0（true）或1（false），但是如果操作数中有x或z，而且比较操作不是===和！==，那么结果就是x。
2.==和！=被称为logical equality and logical inequality operators，操作数中的x或z会导致结果为x。
3.===和！==被称为case equality and case inequality operators，操作数中的x或z也会参与比较，所以结果只能为0或1。
4.如果两个操作数中有一个或两个无符号数，那么比较就按照无符号数比较；如果操作数的位长不一样，那么位长小的操作数就需要做零扩展。
5.只有两个操作数都是符号数时，比较才按照符号数比较；如果操作数的位长不一样，那么位长小的操作数就需要先做符号扩展。
6.如果两个操作数中只有一个操作数是实数，那么另一个操作数要先转换成实数，然后再比较。
7.比较操作符比算数操作符的优先级低。
逻辑操作符
&& || ！
1.它们的运算结果为0或1，但是当操作数中有x或z时，结果为x
2.优先级次为：！最高，&&次之，||最低
例如：a<size-1 && b!=c && index!=lastone
等价于：(a<size-1) && (b!=c) && (index!=lastone)
位运算操作符
&，|，^，~^，~
归约操作符
归约操作对操作数进行操作然后产生1-bit的结果，包括：&，|，^，~&，~|，~^
移位操作符
逻辑移位：<< 和 >>
算数移位：<<< 和 >>>
移位操作规则：
1/左移操作<< 和 <<<左移相应的位数，空位填0
2/右移操作>> 和 >>>右移相应的位数，但是对于空出的位处理不一样：对于逻辑右移，空出的位填0；对于算数右移，且操作数为unsigned，空出的位填0；对于signed，空出的位填符号位。
3/如果右操作数含有x或z，那么结果为x
4/如果使用 >>> 那么结果的正负是由左操作数决定的。
5/右操作数始终被当作无符号数，而且对结果的正负没有影响
条件操作符
(?:)
需要三个操作数
conditional_expression = expr1 ? expr2 : expr3;
规则：
1/如果expr1为真，那么结果时expr2；
2/如果expr1为假，那么结果时expr3；
3/如果expr1为x或z，那么结果时x；
连接操作符
把一个或多个操作数的位连接起来。没有size的常数不能再连接操作中使用，因为连接操作需要每个操作数的size
例子：{a, b[3:0], w, 3'b101};
等价于：{a, b[3], b[2], b[1], b[0], w, 1'b1, 1'b0, 1'b1};
连接操作还支持复制，复制数应该大于等于0；
{4{w}}; // {w, w, w, w};
{b, 3{a, b}}; // {b, a, b, a, b, a, b};
操作数
表达式中的操作数有不同的形式
1.如果直接以瓦纳征的方式使用net，variable或parameter，就是直接使用它们的名字，那么它们中的所有位都将被当作操作数。
2.如果使用vector net，vector reg，integer，time variable或parameter的1-bit数据，那么就用bit-select操作数。
3.如果使用vector net，vector reg，integer，time variable或parameter的multi-bit数据，那么就用part-select操作数。
4.数组元素的bit-select或part-select可以当作操作数使用。
5.连接操作生成的数据（包括嵌套的连接操作）可以当作操作数使用。
6.函数调用可以当作操作数使用
向量的抽取
向量的抽取（bit-select and part-select）
bit-select规则：
1/bit-select从vector net，vector reg，integer，time variable后parameter中抽取1bit指定的数据。
2/位索引可以是一个表达式。
3/如果位索引超出范围，或者位索引是x或z，那么结果是x
4/对scalar，real variable和realtime variable使用bit-select是非法的。
part-select规则：
1/part-select从vector net，vector reg，integer，time variable后parameter中抽取multi-bit指定的数据。
2/对scalar，real variable和realtime variable使用multi-select是非法的。
3/如果part-select完全超出范围，对于read来说，结果为x；对于write来说，没有意义
4/如果part-select部分超出范围，对于read来说，没有超出的位正常返回，超出的位结果为x；对于write来说，没有超出的位受到影响。
5/part-select有两种类型：constant part-select和indexed part-select
constant part-select使用如下的语法：
vect[msb_expr : lsb_expr]; msb_expr 和 lsb_expr必须是常数
indexed part-select使用如下的语法：
reg [15:0] big_vect;
reg [0:15] little_vect;
big_vect[lsb_base_expr +: width_expr];
little_vect[msb_base_expr +: width_expr];
big_vect[msb_base_expr -: width_expr];
little_vect[lsb_base_expr -: width_expr];使用part-select：
reg [31 : 0] big_vect;
reg [0 : 31] little_vect;
reg [63 : 0] dword;
integer sel;
big_vect[0 +: 8]; // == big_vect[7 : 0]
big_vect[15 -: 8]; // == bit_vect[15 : 8]
little_vect[0 +: 8]; // == little_vect[0 : 7]
little_vect[15 -: 8];// == little_vect[8 : 15]
dword[8*sel +: 8];数组的访问
reg [7 : 0] twod_array[0 : 255][0 : 255]; // 一个二维数组，每个元素是8位宽的
wire threed_array[0:255][0:255][0:7]; // 三维数组，每个元素是1位宽的
towd_array[15][2]; // access one word
towd_array[15][3][3:0]; // accsee lower 4bits of word
towd_array[15][4][0+:4]; // accsee lower 4bits of word
towd_array[2][4][6]; // access bit 6 of word
threed_array[15][2][0]; // legal
threed_array[15][2][3:0];// illegal字符串
字符串就是一个由8-bit ASCII 构成的序列，它看起来就像一个单一的数值（single numericvalue）。当字符串变量的长度大于它所容纳实际字符串长的时，在赋值时这个变量的左侧就用0填充，这个赋值操作与其他非字符串的赋值类似。
例子：
module string_test;
reg [8*14 : 1] stringvar; // 可以容纳14个字符
initial begin
stringvar = "Hello world";
$dispaly("%s is stored as %h", stringvar, stringvar);
stringvar = {stringvar, "!!!"};
$dispaly("%s is stored as %h", stringvar, stringvar);
end
endmodule字符串操作：
支持复制，连接和比较。复制通过赋值语句实现，连接通过连接操作符实现，比较通过比较操作符实现。
当在reg vector中操作字符串时，为了保存8-bitASCII序列，reg至少应该有8*n bits，这里n是字符的个数
表达式位长
如果想要在计算表达式时获得一致和谐的结果，那么控制表达式中的位长就很重要。例如，如果两个16-bit的reg变量上做位与操作，那么计算结果就是16-bit。加法操作中，选择16-bit还是17-bit与模型的操作类型有关，也与操作是否要处理进位溢出有关。
reg [15:0] a, b;
reg [15:0] sumA;
reg [16:0] sumB;
sumA = a + b;
sumB = a + b;表达式位长规则：
1.表达式的位长由表达式中的操作数和表达式所处的上下文决定。
2.自决定表达式就是表达式的位长完全由表达式自己决定，例如用于表示延迟的表达式
3.上下文决定表达式就是表达式的位长既由表达式本身的位长决定，也由这样的事实决定（表达式本身是另一个表达式的一部分）。
4.如果不想让乘法丢失溢出的位，那么就要把结果赋值给一个位长足够大的变量，这样才能够保存运算的最大结果。
符号表达式
系统函数$signed() $unsigned()用于处理表达式的类型转换
例子：
reg [7:0] regA,regB;
reg signed [7:0] regS;
regA = $unsigned(-4); // 8'b11111100
regB = $unsigned(-4'sd4); // 8'b00001100
regS = $signed(4'd1100); // -4赋值和截断
赋值时，如果RHS的位长大于LHS的位长，那么直接把多出的位丢弃，以匹配LHS的位长。
对于signed 表达式截断可能会改变结果的符号。
例子：
reg [5:0] a;
reg signed [4:0] b;
initial begin
a = 8'hff; // a = 6'h3f
b = 8'hff; // b = 5'h1f
endreg [0:5] a;
reg signed [0:4] b, c;
initial begin
a = 8'sh8f; // a = 6'h0f;
b = 8'sh8f; // b = 5'h0f;
c = -113; // c = 15;
// 1000_1111 = -113,截断 = 'h0f = 15
end与x/z比较
综合工具总是把对x或z的比较当作false，这种行为不同于仿真器行为，可能会导致仿真和综合的不一致。所以为了防止这样的不一致，在比较时不要使用这些不关心的值（x/z）
例子：case语句就会导致仿真和综合的不一致，因为仿真器会让 2'b1x 匹配 A=2'b11 或 A = 2'b10.但是综合工具把 2'b1x 当作false，对于2'b0x也同样处理。
case (A)
2'b1x:…
2'b0x:…
default:…
endcase例子：综合工具总是把B赋值给1，同时发出警告，因为 if(A == 1'bx)总是被当作false
module tset(
input A,
output reg B
);
always @(*) begin
if (A == 1'bx) B = 0;
eslse B = 1;
end
endmodule