SV中面向对象编程基础

2023-12-19 23:38:51

验证为什么需要OOP（面向对象编程）？

验证环境不同组件及其功能和所需要处理的数据内容是不相同的，但是不同环境的同一类型的组件所具备的功能和数据内容是相似的，所以验证世界的各个组件角色明确，功能分立，使用面向对象编程与验证世界的构建原则十分符合。

激励生成器：生成激励内容

驱动器：将激励以时序形式发送到DUT

监测器：监测信号并记录数据

比较器：比较数据

OOP术语

（1）类（class）：是软件盒子，包含变量和子程序的基本构建块。Verilog中对应的是模块（module），是硬件盒子。

（2）对象（object）：类的一个实例。Verilog中module可以例化，SV中class也可以例化。

（3）句柄（handle）：用来指向对象的指针。在Verilog中可以通过层次化的索引来找到结构中的设计实例，而在SV的对象索引时，需要通过句柄索引对象的变量和方法。

（4）属性（property）：在类中声明的存储数据的变量

（5）方法（method）：处理数据的方法，如task，function

将类视为房子的蓝图，则对象是一个实际的房子，而句柄就像是房子的地址。

定制构造函数

Transaction tr;    //声明句柄
tr=new();    //创建对象

构建函数new（）是系统预定义的函数，不需要指定返回值，函数会隐式地返回例化后的对象指针。构造函数除了分配内存之外，它还初始化变量。在默认情况之下，它将变量设置成默认数值——二值变量为0，四值变量为X。你也可以自定义new函数将默认值设置成你想要的数值。类似于python中的__init__函数。你不能简单地在类的构造函数中初始化静态变量，因为每一个对象都会调用构造函数，你可以在类的定义中初始化。

class Transaction;
    logic[31:0]addr,crc,data[8];

    function new(logic[31:0]a=3,d=5);
        addr=a;
        foreach(data[i])
            data[i]=d;
    endfunction
endclass

对象的解除分配

垃圾回收是一种自动释放不再被引用的对象的过程。SV分辨对象不再被引用的方法是记住指向它句柄的数量，当最后一个句柄不再引用某个对象时，SV就释放该对象的空间。

类的成员

一个类的功能应该尽可能简单，不应该承担过多的责任，也不应该承担不符合它的职责。类作为载体，不会将成员变量直接暴露给外部，通过public，protected，local关键词来设置成员变量方法的外部权限访问。

默认类型是public，子类和外部均可以访问成员。

protected：只有该类和子类可以访问成员，外部是无法访问的

local：只有该类可以访问，子类外部都不行访问

module和class的异同

（1）数据和方法定义方面：两者都使用相同的模板来创建实例，都可以作为封闭的容器来存储数据和方法。

（2）例化方面：module例化是静态的，在编译链接时就完成；而SV中class的例化是动态的，可以在仿真的任何阶段声明并动态创建新的对象，这也使类的例化方式更加灵活而节省空间。

（3）封装性方面：模块内的变量和方法对外部都是开放的，而类可以根据需要来确定外部访问的权限：pubilc，protected，local

（4）继承性方面：模块没有继承性而言

类与结构体的异同

（1）二者都可以定义数据成员

（2）类变量在声明之后，需要构造函数才构建对象实体，而struct在声明变量时已经开辟内存

（3）类不仅可以声明数据变量成员，而且可以声明方法，这是struct做不到的

（4）从根本上说，struct是一种数据结构，而class包含数据成员以及针对这些成员的操作方法

this

class A；
    string oname;
    
    function new(string oname);
        this.oname=oname;   
    endfuction
endclass

当你使用一个变量名时，SV会在当前作用域寻找，接着在上一级作用域上寻找，直到找到该变量为止。但是你在类的很深层的作用域想引用类一级的对象时，就可以采用this。this表示调用的成员是当前类的成员，而非同名的局部变量。

包的使用

SV提供了一个在多个module，interface，program之*享parameter，data，task，function，class等方法，通过包（package）来实现。这么做的好处是将一族相关的类组织在了单一命名空间下，可以通过package来解决归属问题。

package regs_pkg;
    `include "stimulator.sv"
    `include"monitor.sv"
    `include"checker.sv"
    `include"env.sv"
endpackage

重名的类归属到不同的package编译，不会发生冲突，只需注明是哪一个package

module A;
    regs_pkg::monitor mon1=new();
    arb_pkg::monitor mon2=new();
endmodule

将类封装到一个包之中，那么它就不在其他地方编译，这么做的好处是之后对类的引用更加方便。包中可以定义类，静态方法和静态变量，使用`include来完成类在包中的封装，即“平铺”在包中，按照顺序完成包和各个类的有序编译。使用类可以通过import完成类的导入，使得新的环境可以识别出该类，否则类会躺在包这个盒子里不被外部识别。

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