SV学习（5）——类和对象、类的成员
- 1. 类和对象概述
- 2. 声明类并创建对象
- 3. 赋值和拷贝，深拷贝浅拷贝
- 4. 对象的销毁
- 5. 句柄的使用
- 6. 静态变量
- 7. 静态方法
- 8. 验证为什么需要OOP面向对象
- 9. 一些差别对比
- 10. this
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：类在例化后的实例
- handle句柄（指针）：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
- 原型声明（propotype）：程序的声明部分，包含程序名、返回类型和参数列表
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
- SV的类在定义时，只需要定义构建函数（constructor），而不需要定义析构函数（destructor）
- 类定义时，需要定义构建函数，如果未定义，系统会自动帮助定义一个空的构建函数（没有形式参数，函数体为空）
3. 赋值和拷贝，深拷贝浅拷贝
-
声明变量和创建对象是两个个过程，也可以一步完成
Packet p1; p1 = new(): Packet p1 = new(); -
如果将t1赋值给另一个变量t2，实际也只有一个对象，只是指向这个对象的句柄有t1和t2，这种方式就是句柄的传递
Transaction t1, t2; t1 = new(); t2 = t1; t1 = new();
-
下面的方式表示p1和p2代表两个不同的对象。在创建p2的同时，将从p1拷贝其成员变量例如integer、string和句柄等，这种拷贝方式称为浅拷贝（shallow copy）
Packet p1, p2; p1 = new(): p2 = new p1; -
浅拷贝VS深拷贝
// 假设有这一样一个class class packet_c; integer command; static int data = 1; packet_c pre; function new(int inival = -1); command = inival; endfunction endclass
- 浅拷贝即句柄拷贝，只拷贝对象中的数据变量，比如数组、句柄，但是它不复制对象，只复制了句柄，对于对象中的数据操作（一般为任务和函数）和其中定义的其他类的句柄，采用类似“引用”的方式，浅拷贝前后共用同一内存空间；
- 深拷贝即对象拷贝，对对象中的所有成员变量（包括数据变量、数据操作和其他句柄）统一分配新的内存空间；
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
10. this
- this是用来明确索引当前所在对象的成员（变量、参数、方法）
- this只可以用来在类的非静态成员、约束和覆盖组中使用
- this的使用可以明确所指变量的作用域
class Demo;
integer x;
function new (integer x);
this.x = x;
endfunction
endclass