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類和物件的概述

• • 1、類和物件
  • 2、驗證使用OOP的意義
  • 3、OOP的概念要素
  • 4、建立物件
  • 5、控制代碼的傳遞
  • 6、物件的銷燬
  • 7、控制代碼的使用
  • 8、靜態變數
  • 9、靜態方法

1、類和物件

• 類是將相同的個體抽象出來的描述方式，物件時實體，具備有獨立行為的能力。
• 具有相同屬性和功能的物件屬於同一類，而不同的類之間可能有聯絡或者沒有聯絡。
• C語言中，程式設計基於過程方法，在Verilog中提供了笨拙的類物件程式設計可能性，即在module中定義方法，而後呼叫module例項中的方法。
• Verilog的module+method的方式與SV的class定義有本質上的差別，即面向物件程式設計的三要素：封裝、繼承、多型。
• 類的定義核心即是屬性宣告和方法定義，所以類是資料和方法的自洽體，即可以儲存資料和處理資料。這是與struct結構體在資料儲存方面的重要區別，因為結構體只是單純的資料集合，而類可以對資料做出符合需要的處理。

2、驗證使用OOP的意義

• 驗證環境的不同元件其功能和所需要處理的資料內容是不相同的。
• 不同環境的同一型別的元件其所具備的功能和資料內容是相似的。
• 基於以上兩點，驗證世界的各個元件角色明確、功能分立，使用面向物件程式設計與驗證世界的構建原則十分符合。

3、OOP的概念要素

• Class類：基本模組包括成員變數和方法。在Verilog中module也可以包含變數和方法，只不過它是“硬體盒子”，class是“軟體盒子”。
• Object物件：類的例項。Verilog中module也可以例化，這是“硬體”例化，在SV中可以使用class來例化，這是“軟體”的例化。
• Handle控制代碼(指標)：用來指向物件的指標。在Verilog中，可以通過層次化的索引來找到結構中的設計例項，而在SV的物件索引時，需要通過控制代碼來索引物件的變數和方法。
• Property屬性(變數)：在類中宣告的儲存資料的變數。在Verilog中，它可以是wire或者reg型別。
• Method方法：類中可以使用task或者function來定義方法以便處理自身或者外部傳入的資料。Verilog中可以在module中定義task/function，也可以使用initial/always處理資料。

4、建立物件

Verilog的例化和SV的class例化的差別：

• 二者的共同點在於使用相同的“模板”來建立記憶體例項
• 不同點在於Verilog的例化是靜態的，即在編譯連結時完成，而SV中class例化是動態的，可以在任意時間點發生。
• Verilog中沒有控制代碼的概念，即只能通過層次化的索引方式A.B.sigx，而SV中的class通過控制代碼可以將物件的指標賦予其它控制代碼，使得操作更加靈活。

在建立物件時，需要注意什麼是宣告，什麼是建立。

Transaction tr;		//宣告控制代碼
tr = new();			//建立物件

建立物件時，可以通過自定義的構建函式來完成變數的初始化和其它初始操作。構建函式new()是系統預定義函式，不需要指定返回值，函式會隱式地返回例化後的物件指標。

class Transaction;
	logic[31:0] addr, crc, data[8];
	function new();
		addr = 3;
		foreach(data[i])
			data[i] = 5;
		endfunction
enclass

構建函式也可以定義多個引數作為初始化時外部傳入數值的手段。

class Transaction;
	logic[31:0] addr = 'h10;
	logic[31:0] crc, data[8];
	function new(logic[31:0] a=3, d=5);
		addr = a;
		foreach(data[i])
			data[i] = d;
	endfunction
endclass

initial begin
	Transaction tr;
	tr = new(10);

5、控制代碼的傳遞

物件是指的儲存空間，而控制代碼指的是空間指標。也就是說在建立了物件之後，該物件的空間位置不會改變，而指向該空間的控制代碼可以有多個。

Transaction t1, t2;		//宣告控制代碼
t1 = new();				//例化物件，將其控制代碼賦予t1
t2 = t1;				//將t1的值賦予t2，即t1和t2指向同一個物件
t1 = new();				//例化第二個物件，並將其控制代碼賦予t1

6、物件的銷燬

• 軟體程式設計的靈活在於可以動態地開闢使用空間，在資源閒置或者不再需要時，可以回收空間，這樣使得記憶體空間保持在一個合理的區間。
• C++語言中的類除了有構建函式，還有解構函式。解構函式的作用即在於手動釋放空間，但這對程式設計人員的細心和經驗提出了要求；JAVA和Python等後續面嚮物件語言則不再需要手動定義解構函式並且釋放空間，空間的回收利用也是自動的。
• SV中也採用了自動回收空間的處理方式，自動回收空間的基本原理是，當一個物件，在整個程式中沒有任何一個地方再“需要”它時，便會被“銷燬”。這裡的“需要”的意思指的是有控制代碼指向該物件。

7、控制代碼的使用

• 控制代碼可以用來建立多個物件，也可以前後指向不同物件。

Transaction t1, t2;		//宣告控制代碼
t1 = new();				//建立物件並將其指標賦予t1
t2 = new();				//建立物件並將其指標賦予t2
t1 = t2;				//將t2的值賦予t1，t1和t2指向同一物件，t1之前指向的物件被釋放
t2 = null;				//將t2賦值為空，此時指標懸空，懸空的指標很危險

• 可以通過控制代碼來使用物件中的成員變數或者成員方法。

Transaction t;
t = new();
t.addr = 32'h42;
t.display();

8、靜態變數

• 與硬體域例如module、interface不同的是，在class中宣告的變數其預設為型別為動態變數，即其宣告週期在模擬開始後的某時間點開始到某時間點結束。
• 使用關鍵字static來宣告class內的變數時，則其為靜態變數。靜態變數的生命週期開始於編譯階段，貫穿於整個模擬階段。
• 如果在類中聲明瞭靜態變數，可以直接引用該變數class::var，或者通過例化物件引用object.var。類中的靜態變數宣告以後，無論例化多少個物件，只可以共享一個同名的靜態變數。

9、靜態方法

• 在class中定義的方法預設型別是動態方法，也可以通過關鍵字static修改為靜態方法。
• 靜態方法內可以宣告並使用動態變數，但是不能使用類的動態成員變數。原因是因為在呼叫靜態方法時，可能並沒有建立具體的物件，也因此沒有為動態成員變數開闢空間，因此在靜態方法中使用類的動態成員變數是禁止的，可能會造成記憶體洩漏，但是靜態方法可以使用類的靜態變數，因為靜態方法同靜態變數一樣在編譯階段就已經分配了記憶體空間。