近期看到一種關于約束的復用方法，總結分享如下。

在不同的用例中，隨機參數的隨機約束不會完全一致，最典型的就是錯誤或者異常用例的非法取值約束。對于這種不同的約束，常見的處理辦法就是繼承，并重寫原有參數的約束，如下所示。

class item;
rand bit[3:0] A;
constraint c{
    A > 0;
}
//....
endclass

class abnormal_item;
constraint c{
    A == 0;//覆蓋原有的A>0約束
}
//....
endclass

除了存在可能的過度繼承問題，繼承方式是一種"靜態"的is-a關系，一旦abnormal_item確定后，參數的約束就已確定，不具備動態添加或者刪除約束的能力。

到這里，提一下Decorator Pattern(裝飾者模式)。Decorator Pattern大致是一種這樣的思路：

在Decorator Pattern的結構中，可以動態地給一個對象添加新的功能，同時又不改變其結構，將對象的行為分為核心功能和可選功能。核心功能指對象最基本的職責，而可選功能則是在不改變核心職責的情況下增加的功能。通過使用裝飾者模式，可以動態地將可選功能裝飾在核心功能之上，使對象的功能更加靈活......

借鑒類似的思路，可以將隨機參數和其約束分離開來，將隨機約束視作對原參數的"裝飾"，進而達到動態、可復用隨機約束的目的。

一個實例的類圖結構如下：

在這種結構下，大致分為兩層：
第一層是包含隨機參數的激勵定義層，item僅包含隨機參數的聲明，不包含參數的約束內容。constrainted_item繼承于item，不包含直接的參數約束，而是通過add_instance_cons方法，動態的添加對隨機參數的約束。
第二層是約束實現層，抽象類abstract_constraint僅包含item類，不實現對tem參數的具體約束，不同的約束由可重用的子類實現，即圖中的reusable_cons實現。

相關參考代碼如下。

隨機參數定義：

class item;
    rand int val;
endclass

class constrained_item extends item;
    `constraints_utils(item)
endclass

抽象和約束實現定義：

virtual class abstract_constraint #(type T = int);

  protected T object;

  function void set_object(T object);
    this.object = object;
  endfunction
endclass

class only_even_values extends abstract_constraint #(item);
    constraint c {
      object.val % 2 == 0;
    }
endclass

動態添加約束和隨機：

initial begin
    automatic constrained_item i = new();
    automatic only_even_values only_even = new();
    i.add_instance_constraint(only_even);

    repeat (100) begin
      if (!i.randomize())
        $fatal(0, "Randomization failure");
      //....
    end
end

上述的constraints_utils實現代碼如下：

`define constraints_utils(TYPE) 
...
  local rand constraints::abstract_constraint #(TYPE) instance_constraints[$]; 
  function void add_instance_constraint(constraints::abstract_constraint #(TYPE) c); 
    constraints::abstract_constraint #(TYPE) c_copy = new c; 
    c_copy.set_object(this); 
    instance_constraints.push_back(c_copy); 
  endfunction 
...

可以看到，constrained_item內部包含了一個rand類型的instance_constraints隊列，用于存儲分離約束的句柄。同時only_even_values內也包含了指向constrained_item的句柄。當constrained_item進行randomize時，instance_constraints隊列也會隨機，在only_even_values內完成對constrained_item的參數約束。

審核編輯：劉清