在SystemVerilog中，經(jīng)常會(huì)用到$cast對(duì)數(shù)據(jù)類(lèi)型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其實(shí)在實(shí)際使用過(guò)程中除了這種明擺著的數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換外，SystemVerilog中還有一些“隱性”的數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換，本文將通過(guò)示例說(shuō)明SystemVerilog中的數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換。

在SystemVerilog中，類(lèi)型按照的兼容性分為5各層級(jí)，分別是匹配（matching）、相同類(lèi)型（equivalent）、賦值兼容（assignment compatible）、轉(zhuǎn)換兼容（cast compatible）和不相同類(lèi)型（non-equivalent），其中匹配、相同類(lèi)型其實(shí)也屬于賦值兼容的一部分，所有的賦值兼容和所有的可以使用顯式轉(zhuǎn)換的不相同類(lèi)型都屬于可轉(zhuǎn)換類(lèi)型。

因此，可以知道，其實(shí)隱式轉(zhuǎn)換主要存在于匹配和相同的數(shù)據(jù)類(lèi)型之間，而顯式轉(zhuǎn)換存在于其他不同數(shù)據(jù)類(lèi)型或者賦值兼容的數(shù)據(jù)類(lèi)型之中。而隱式數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換，顯式數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換的主要區(qū)別是轉(zhuǎn)換是否“肉眼可見(jiàn)”，隱式轉(zhuǎn)換一般會(huì)“靜默”完成，而顯式需要用戶(hù)使用特殊的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)，下面通過(guò)示例具體看看兩種轉(zhuǎn)換的用法。

01? 隱 式 轉(zhuǎn) 換

隱式轉(zhuǎn)換一般情況下下表中的數(shù)據(jù)類(lèi)型變量相互之間進(jìn)行賦值時(shí)會(huì)自動(dòng)完成類(lèi)型轉(zhuǎn)換的，例如四值邏輯變量和二值邏輯邏輯變量之間的相互賦值、不同位寬變量之間的相互賦值等等。?

【示例】?

【仿真結(jié)果】?

示例中，將var4賦值為不定態(tài)之后在賦值給var3，雖然var4具有四值數(shù)據(jù)類(lèi)型，但是因?yàn)関ar3是二值數(shù)據(jù)類(lèi)型，當(dāng)var4賦值給var3時(shí)，其中的不定態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為了0，這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程是隱式自動(dòng)完成的。var2是一個(gè)byte類(lèi)型，為有符號(hào)數(shù)，示例中其最高位為1，因?yàn)関ar4位寬比var2寬，所以再將其賦值給var4時(shí)，需要對(duì)高位進(jìn)行補(bǔ)位操作，這時(shí)的補(bǔ)位操作將根據(jù)var2最高位的特點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)位，并且這個(gè)過(guò)程是隱式自動(dòng)完成的。其實(shí)在進(jìn)行具有上表中數(shù)據(jù)類(lèi)型特點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行隱式數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換時(shí)，為了避免這種“悄無(wú)聲息”的轉(zhuǎn)換發(fā)生，需要注意進(jìn)行操作的數(shù)據(jù)對(duì)象的以下幾點(diǎn)： ü操作數(shù)的位寬； ü操作數(shù)的符號(hào)特性； ü操作數(shù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型；

02? 顯 式 轉(zhuǎn) 換

顯示的類(lèi)型轉(zhuǎn)換主要有兩種方式，格式分別如下：

靜態(tài)轉(zhuǎn)換一般發(fā)生于編譯階段，在編譯階段完成類(lèi)型的檢查，而動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換一般位于仿真運(yùn)行階段。下面將分別對(duì)兩種轉(zhuǎn)換進(jìn)行示例說(shuō)明。

2.1 static靜態(tài)轉(zhuǎn)換

靜態(tài)轉(zhuǎn)換不會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)換值做檢查，在編譯階如果發(fā)生轉(zhuǎn)換失敗則會(huì)報(bào)錯(cuò)，但是對(duì)于一般的“integer data types”之間在轉(zhuǎn)換是產(chǎn)生的截位等問(wèn)題則不會(huì)有相應(yīng)的警告信息。

【示例】?

【仿真結(jié)果】?

示例中，企圖將packet通過(guò)靜態(tài)轉(zhuǎn)換為int型，此時(shí)在代碼編譯階段已經(jīng)報(bào)錯(cuò)，即不支持將class對(duì)象轉(zhuǎn)換為int型變量，其實(shí)在SystemVerilog中class對(duì)象不支持這種轉(zhuǎn)換，基本上所有的不以連續(xù)位方式進(jìn)行存儲(chǔ)的變量在使用靜態(tài)轉(zhuǎn)換是都會(huì)報(bào)錯(cuò)。關(guān)于具體轉(zhuǎn)換可查閱IEEE1800相關(guān)章節(jié)內(nèi)容。下面我們將分別示例常用的靜態(tài)轉(zhuǎn)換都有哪些。

2.1.1 類(lèi)型轉(zhuǎn)換

在SystemVerilog中，可以通過(guò)靜態(tài)轉(zhuǎn)換完成一些賦值兼容的數(shù)據(jù)類(lèi)型之間轉(zhuǎn)換，如果轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)類(lèi)型賦值不兼容，將會(huì)產(chǎn)生一些不期望的結(jié)果，特別是在枚舉類(lèi)型和數(shù)據(jù)流中。數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換的語(yǔ)法格式如下：

casting_type’(expression)

【示例】?

【仿真結(jié)果】?

示例中，給int型變量賦值為十進(jìn)制64，然后通過(guò)”string’(vart)”的方式將整數(shù)值64轉(zhuǎn)換成字符，此時(shí)的仿真結(jié)果將按照ASCII碼表中整數(shù)64對(duì)應(yīng)的字符進(jìn)行顯示，顯示的結(jié)果字符為”@”，在示例中實(shí)現(xiàn)了整數(shù)類(lèi)型與字符串類(lèi)型的轉(zhuǎn)換，當(dāng)然也可以進(jìn)行其他數(shù)據(jù)類(lèi)型之間的轉(zhuǎn)換，但是需要注意轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)類(lèi)型的賦值兼容性以及數(shù)據(jù)位寬和符號(hào)特性等問(wèn)題，否則轉(zhuǎn)換后的結(jié)果可能與期望不一致，所以，從安全性考慮，進(jìn)行建模時(shí)盡量采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)類(lèi)型之間的相互操作，盡量避免不同數(shù)據(jù)類(lèi)型之間的相互轉(zhuǎn)換。

2.1.2位寬轉(zhuǎn)換

在SystemVerilog中可以將一個(gè)表達(dá)式結(jié)果的位寬轉(zhuǎn)換為指定的位寬，這里需要注意不要轉(zhuǎn)換的表達(dá)式位于括號(hào)中，要轉(zhuǎn)換為的位寬必須為正數(shù)，不能為0或者負(fù)數(shù)。其語(yǔ)法格式如下：

dst_size’(expression)

【示例】?

【仿真結(jié)果】?

示例中src_vector是8位寬，通過(guò)10’(src_vector)將src_vector位寬轉(zhuǎn)換為10位寬。當(dāng)然示例中的src_vector為無(wú)符號(hào)數(shù)，無(wú)符號(hào)數(shù)在位寬擴(kuò)展時(shí)高位補(bǔ)0，如果src_vector為有符號(hào)數(shù)，那么此時(shí)將src_vector轉(zhuǎn)換成寬位寬的數(shù)時(shí)，此時(shí)需要注意該有符號(hào)數(shù)的符號(hào)位，此時(shí)的補(bǔ)位將會(huì)按照符號(hào)位進(jìn)行補(bǔ)位，如下例。

【示例】?

【仿真結(jié)果】?

示例中src_vector是8位寬byte有符號(hào)數(shù)，通過(guò)10’(src_vector)將src_vector位寬轉(zhuǎn)換為10位寬，此時(shí)因?yàn)閟rc_vector為有符號(hào)數(shù)，所以此時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)高位補(bǔ)位使用了其符號(hào)位進(jìn)行了補(bǔ)位，結(jié)果為10’b11_1010_1010。

2.1.3符號(hào)轉(zhuǎn)換

除了示例中通過(guò)靜態(tài)轉(zhuǎn)換可以轉(zhuǎn)換表達(dá)式結(jié)果位寬外，在SystemVerilog中還可以通過(guò)指定符號(hào)特性影響表達(dá)式結(jié)果的符號(hào)特性，其使用格式如下：

signed’(expression) 和unsigned’(expression)

【示例】?

【仿真結(jié)果】?

示例中，value0為有符號(hào)數(shù)，并且初值為”-8”，首先將該數(shù)以二進(jìn)制和十進(jìn)制方式分別顯示，然后通過(guò)unsigned將value0的符號(hào)特性轉(zhuǎn)換為無(wú)符號(hào)數(shù)，并且通過(guò)二進(jìn)制和十進(jìn)制方式分別顯示，顯示結(jié)果中，因?yàn)関alue0為32位數(shù)，所以改變后其二進(jìn)制顯示將會(huì)保留未改變符號(hào)特性時(shí)數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲(chǔ)格式，但是此時(shí)十進(jìn)制顯示的結(jié)果就是該數(shù)轉(zhuǎn)換為無(wú)符號(hào)數(shù)后對(duì)應(yīng)的結(jié)果。其實(shí)除了上述使用靜態(tài)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)符號(hào)特性的轉(zhuǎn)換外，在SystemVerilog中還可以通過(guò)系統(tǒng)函數(shù)$signed和$unsigned實(shí)現(xiàn)一樣的功能，再次就不再贅述了，大家可以將示例中的代碼進(jìn)行替換仿真。

2.2 dynamic動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換

在SystemVerilog中，與靜態(tài)轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的是動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換可以通過(guò)使用系統(tǒng)方法$cast實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)類(lèi)型的轉(zhuǎn)換，這個(gè)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換的過(guò)程相較于靜態(tài)轉(zhuǎn)換主要區(qū)別在于該轉(zhuǎn)換和檢查發(fā)生在仿真運(yùn)行階段。同時(shí)$cast在SystemVerilog中有兩種存在形式，這兩種形式的格式如下：

function int $cast(singular dest_var,singular src_exp);

和

task $cast(singular dest_var,singular src_exp);

兩種形式實(shí)現(xiàn)的功能都是將源表達(dá)式src_exp轉(zhuǎn)換給目標(biāo)變量dest_var，那么既生瑜何生亮，實(shí)現(xiàn)的功能都一樣，在具體使用時(shí)仿真工具或者用戶(hù)如何知道使用的是$cast的那種形式呢？下面我們通過(guò)示例說(shuō)明兩者使用上的差異。

2.2.1 $cast作為任務(wù)task

【示例】?

【仿真結(jié)果】?

示例中，雖然子類(lèi)scobj是從父類(lèi)cobj拓展派生而來(lái)的，兩個(gè)屬于不同的類(lèi)型，但是父類(lèi)句柄是可以直接指向子類(lèi)對(duì)象，子類(lèi)句柄是不能直接指向父類(lèi)對(duì)象的（關(guān)于句柄之間類(lèi)型轉(zhuǎn)換可參考《硅心思見(jiàn)：【113】SystemVerilog中不同句柄之間的動(dòng)態(tài)類(lèi)型轉(zhuǎn)換》）。本示例中企圖通過(guò)$cast將子類(lèi)句柄sp指向父類(lèi)句柄指向的對(duì)象（此時(shí)父類(lèi)句柄指向?qū)ο蟮念?lèi)型為cobj），并且代碼的編譯已經(jīng)通過(guò)，但是在程序運(yùn)行時(shí)調(diào)用$cast時(shí)，檢測(cè)類(lèi)型不匹配，仿真器直接報(bào)錯(cuò)停止，并且給出報(bào)錯(cuò)信息。可以看到，示例中$cast的用法與task相同，都沒(méi)有返回值，仿真器會(huì)根據(jù)該方法使用的上下文確定該方法按照task進(jìn)行解析。

2.2.2?$cast作為函數(shù)function

【示例】?

【仿真結(jié)果】

示例中，兩次調(diào)用$cast，都將$cast賦值給了tmp，即此時(shí)$cast有返回值，根據(jù)上下文可以此時(shí)$cast被作為一個(gè)有返回值的方法，此時(shí)的$cast被仿真器按照f(shuō)unction解析處理。第一次調(diào)用$cast時(shí)，因?yàn)樽宇?lèi)句柄sp指向父類(lèi)句柄p指向的對(duì)象（因?yàn)榇藭r(shí)父類(lèi)句柄指向?qū)ο蟮念?lèi)型為cobj），當(dāng)仿真運(yùn)行調(diào)用$cast時(shí)檢測(cè)到類(lèi)型不匹配，函數(shù)返回0給tmp，條件判斷語(yǔ)句根據(jù)tmp值執(zhí)行了對(duì)應(yīng)分支的$display語(yǔ)句，同時(shí)我們注意到仿真并沒(méi)有因?yàn)檫@次不匹配報(bào)出任何提示信息和停止仿真；第二次調(diào)用$cast時(shí)，因?yàn)榫浔鷓指向子類(lèi)句柄sp指向的對(duì)象（父類(lèi)句柄可以直接指向子類(lèi)對(duì)象），當(dāng)仿真運(yùn)行調(diào)用$cast時(shí)檢測(cè)到類(lèi)型匹配兼容，函數(shù)返回1給tmp，條件判斷語(yǔ)句根據(jù)tmp值執(zhí)行了對(duì)應(yīng)分支的$display語(yǔ)句。

通過(guò)上述示例可以匯總?cè)缦聨c(diǎn)：

ü當(dāng)將$cast作為任務(wù)使用時(shí)，如果源對(duì)象的數(shù)據(jù)類(lèi)型與目的對(duì)象的數(shù)據(jù)類(lèi)型不匹配不兼容仿真時(shí)會(huì)報(bào)錯(cuò)，并且仿真停止；

ü當(dāng)將$cast作為函數(shù)使用時(shí)，如果源對(duì)象的數(shù)據(jù)類(lèi)型與目的對(duì)象的數(shù)據(jù)類(lèi)型不匹配不兼容仿真時(shí)，該函數(shù)僅返回值0，并且仿真不會(huì)停止也不會(huì)給出任何提示，如果類(lèi)型兼容匹配，轉(zhuǎn)換成功，那么函數(shù)返回非零值；

ü$cast具體作為函數(shù)還是任務(wù)，取決于用戶(hù)在編碼時(shí)按照如何的方式對(duì)$cast進(jìn)行使用，如果期望類(lèi)型不匹配不兼容時(shí)能夠給出信息并且停止仿真，那么用戶(hù)應(yīng)該像任務(wù)一樣使用$cast，如果想根據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換的結(jié)果進(jìn)行特定的操作并不自動(dòng)停止時(shí)，那么用戶(hù)應(yīng)該像函數(shù)一樣使用$cast。

編輯：黃飛