SV/UVM 类的多态和虚方法解析

        类具有三大特性：封装/继承/多态，多态是面对对象编程中最神奇的特征，也是最抽象和难以理解的特征。对于初学者来说，最好对sv有了一定了解，在掌握了封装和继承之后再学习多态会更容易理解。

1.类的继承

        首先复习一下继承的概念：继承是利用共性构建一个基类（父类），在此基础上将问题分类，不同的分类具有各自的共性，使用这些分类的共性构建一个派生类（子类）。

class bird extends animal;
function new();
 super.new();
 category = "bird";
endfunction
endclass

        继承的优点在于方便，子类从父类派生后天然具有父类所有特征：父类的成员变量也是子类的成员变量，父类的成员函数也是子类的成员函数。当然，子类也可以自己定义额外的成员变量和系统函数。

        需要注意的是，如果父类中某成员类型是local，那么子类也不可以对其访问。local类型变量只有当前类可以访问，protected类型变量可以供父类子类访问而不被外部访问。

2.类的多态

        假设animal中存在函数：

class animal;
 function void print_hometown();
 $display("my hometown is earth!");
 endfunction
endclass

        同时在bird和nobird类中也有自己的函数：

class bird extends animal;
 function void print_homwtown();
 $display("my hometown is sky!");
 endfunction
endclass


class nobird extends animal;
 function void print_homwtown();
 $display("my hometown is land!");
 endfunction
endclass

现在有一个名字为print_animal的函数：

function automatic void print_animal(animal p_animal);
 p_animal.print();
 p_animal.print_hometown();
endfunction

该函数的参数是一个animal类型的指针，如果我们实例化一个bird，并传递给函数，当然是完全可以的：

initial begin
 bird members[20];
 members[0] = new();
 members[0].init("parrot",20091021,"bird",20,1);
 print_animal(members[0]);
end

但是这样打印出来的结果会是“my hometown is earth”，而不是希望的“my hometown is sky”。为了得到想要的结果，我们可以进行类型转换：

function automatic void print_animal2(animal p_animal);
 bird p_bird;
 nobird p_nbird;
 p_animal.print();
 if($cast(p_bird,p_animal))
   p_bird.print_hometown();
 else if($cast(p_nbird,p_animal))
   p_nbird.print_hometown();
endfunction

        从父类向子类的类型转换需要通过cast系统函数进行，但是反过来子类向父类的类型转换可以自动完成，如调用print_animal时，members[0]是bird类型，系统自动将其转成animal类。这种做法虽然实现了目标，但是非常冗余复杂，并且不具备可重复性，如果有更多类型，岂不是需要一个一个进行定义，修改函数非常麻烦。那么有什么办法可以自动解决呢？

3.虚函数

        答案就是虚函数，在定义函数前只需要在前面加上virtual关键字：

class animal;
 virtual function void print_hometown2();
 $display("my hometown is earth!");
 endfunction
endclass

class bird extends animal;
 virtual function void print_hometown2();
 $display("my hometown is sky!");
 endfunction
endclass

class nobird extends animal;
 virtual function void print_hometown2();
 $display("my hometown is land!");
 endfunction
endclass

在print_animal3中调用该函数：

function automatic void print_animal3(animal p_animal);
 p_animal.print();
 p_animal.print_hometown2();
endfunction

        在initial语句中将members[0]传递给此函数后，打印出来的结果就变成了我们想要的“my hometown is sky”。同理如果实例化一个nobird，结果就会变成“my hometown is land”。在print_animal3中，调用同样的函数，输出了不同的结果，表现出了不同形态，这就是多态。而多态的实现需要依赖虚函数。