如果一个程序员所接触的第一门语言是Verilog的话，那么这一章我们讲述的面向对象编程OOP（object-oriented programming）就要改变Verilog这种面向结构化的编程语言的思路。Verilog语言中没有数据结构，只有向量和数组。
面向对象编程OOP使用户能够创建复杂的数据类型，并且将它们跟使用这些数据类型的程序紧密地结合在一起。
5.1概述
面向对象编程（OOP）使用户可以在更加抽象的层次上建立测试平台和系统级模型，通过调用函数来执行一个动作而不是改变信号的电平。当使用事务处理器来代替信号翻转的时候，我们就可以变得很高效。
测试平台跟设计细节分开了，它们变得更加可靠，更加易于维护，在将来的项目中可以重复使用。
传统的测试平台要做的操作：创建一个事务、发送、接收、检查结果、然后产生报告。而在OOP中，你需要重新考虑测试平台的结构，以及每部分的功能。发生器（generator）创建事务并且将它们传给下一级，驱动器（driver）和设计进行会话，设计返回的事务将被监视器（monitor）捕获，计分板（scoreboard）会将捕获的结果跟预期的结果进行比对。因此，测试平台应该分成若干块（block），然后定义它们相互之间如何通信。
5.2类（class）
类封装了数据和操作这些数据的子程序。下面的例子是一个通用数据包类。这个数据包包含了地址、CRC和一个存储数值的数组。
class Transaction;
bit [31:0] addr,crc,data[8];
function void display;
$display("Transaction:%h",addr);
endfunction:display
function void calc_crc;
crc=addr^data.xor;
endfunction:calc_crc
endclass:Transaction类可以定义在program module package中，或者在这些块之外的任何地方。类可以在程序和模块中使用。可以使用SystemVerilog的包（package）将一组相关的类和类型定义捆绑在一起。
5.3 OOP术语
- 类（class）：包含变量和子程序的基本构建块。
Verilog中与之对应的是模块（module）。 - 对象（object）：类的一个实例。
Verilog中，你需要实例化一个模块才能使用它。 - 句柄（handle）：指向对象的指针。一个OOP句柄就像一个对象的地址。
Verilog中，你通过实例名在模块外部引用信号和方法。 - 属性（property）：储存数据的变量。
Verilog中，就是寄存器（reg）或者线网（wire）类型的信号。 - 方法（method）：任务或者函数中操作变量的程序性代码。
Verilog中的任务和函数。 原型（prototype）：程序的头，包括程序名、返回类型和参数列表。程序体则包含了执行代码。
5.4 创建新对象
Verilog和OOP中，都存在例化的概念。Verilog的例化是静态的，就像硬件一样在仿真的时候不会变化，只有信号值在改变。而SystemVerilog中，激励对象不断地被创建并且用来驱动DUT，检查结果。最后这些对象所占的内存可以被释放，以供新的对象使用。类在使用之前必须例化，句柄可以指向很多对象，但是一次只能指向一个。
使用new函数来分配并初始化对象。Transaction tr; //声明一个句柄 tr=new(); //为一个Transaction对象分配空间- 声明句柄tr的时候，它被默认初始化null。
调用new()函数来创建Tansaction对象，并分配空间，将变量初始化为默认值（二值变量为0，四值变量为X），并返回保存对象的地址。
5.4.1 定制构造函数（constructor）
用户可以自行设置初始值。
设置成固定的值class Transaction; bit [31:0] addr,crc,data[8]; function new; addr=3; foreach(data[i]) data[i]=5; endfunction endclass:Transaction你也可以设计成可以选择使用默认值或者固定值。
class Transaction; bit [31:0] addr,crc,data[8]; function new(logic[31:0] a=3,d=5); addr=a; foreach(data[i]) data[i]=d; endfunction initial begin Transaction tr; tr=new(10); //addr=10,data=5(默认值) end endclass:Transaction- addr和data的默认值是3和5，可以对它们的值进行改变，没有明确指出时就使用默认值。
- 将声明和创建分开。
new[]和new(),两者都是申请内存并初始化变量。
不同之处：1、new()函数仅创建了一个对象，new[]则建立一个含有多个元素的数组。2、new()可以使用参数设置对象的数值，而new[]只需要使用一个数值来设置数组的大小。5.4.2 为对象创建一个句柄
通过声明一个句柄来创建一个对象。在一次仿真中，一个句柄可以指向很多对象，但是一次只能指向一个。
Transaction t1,t2; t1=new(); t2=t1; t1=new()；t2指向第一个Transaction对象，t1指向第二个Transaction对象。
5.4.3 对象的解除分配
t=new(); //分配第一个Transaction对象 t=new(); //分配第二个Transaction对象，释放第一个 t=null; //解除分配第二个5.4.4使用对象
如果已经分配了一个对象，可以使用“.”符号来引用变量和子程序。
Transaction t; t=new(); t.addr=32'h42; //设置变量的值 t.display(); //调用一个子程序5.5 静态变量和全局变量
每个对象都有自己的局部变量，这些变量不和任何其他对象共享。如果有两个Transaction对象，则每个对象都有自己的局部变量。但是有时候你需要一个某种类型的变量，被所有的对象所共享。
5.5.1 简单的静态变量
在SystemVerilog中，可以在类中创建一个静态变量。该变量将被这个类的所有实例所共享，并且它的使用范围仅限于这个类。
class Transaction; static int count=0; int id; function new(); id=count++; endfunction endclass:Transaction Transaction t1,t2; initial begin t1=new(); t2=new(); $display("Second id=%d,count=%d",t2.id,t2.count); end- t1,第一个实例，id=0,count=1;
- t2,第二个实例，id=1,count=2;
- count保存在类中而不是对象中，对t1和t2都是同一个count；
- id不是静态变量，t1和t2都有不同的id值。
通常在声明时初始化变量。
SystemVerilog不能输出对象的地址，但是可以考虑创建ID域来区分对象。考虑创建一个类的静态变量，它能自给自足，对外部的应用越少越好。5.5.2 通过类名访问静态变量
我们可以使用在类名加上::来引用静态变量。
class Transaction; static int count=0; endclass initial begin run_test(); $display("%d transaction were created",Transaction::count); end5.6 类的方法
类中的程序也称为方法，也就是在类的作用域内定义的内部task或者function。
class Transaction; bit [31:0] addr,crc,data[8]; function void display(); ...... endfunction endclass:Transaction Transaction t; initial begin t=new(); t.display(); //调用Transaction的方法 end5.7 在类之外定义方法
为了增强程序的可读性，我们一般讲class搭配endclass在同一页面中。但是如果内容太多的话，可以将方法名和参数放在类的内部，而方法的程序体（过程代码）放在类的定义后面。
class Transaction; bit [31:0] addr,crc,data[8]; extern function void display(); endclass:Transaction function void Transaction::display(); ...... endfunction- 在class定义里加入关键词extern
将function移到类的后面，并注意function void Transaction::display()的命名格式。
5.8 作用域规则
在编写测试平台的时候，需要创建和引用许多变量。SystemVerilog采用与Verilog基本相同的规则。
作用域是一个代码块，例如一个module、program、task、function、class、begin-end块。for和foreach循环自动创建一个块。
类应当在program和module外的package中定义。package Mistake; class Bad; logic[31:0] data[]; function void dispaly; ...... endfunction endpackage program test; int i; import Mistake::*; ...... endprogram当你使用一个变量名的时候，SystemVerilog将会在当前作用域寻找，接着在上一级作用域内寻找，直到找到该变量为止。这一点与Verilog相似。
这里介绍一种直接将局部变量赋给类一级变量的方法。class Scoping； string oname; function new(string oname); //function的局部变量oname this.oname=oname; //将类变量oname=局部变量oname endfunction endclass采用this直接将局部变量赋给类一级的变量。
5.9 在一个类内使用另一个类
通过使用指向对象的句柄，一个类内部可以包含另一个类的实例。这就如同Verilog中，在一个模块内部包含另一个模块实例，以建立设计的层次结构。
class Statistics; ....... endclass
class Transaction; ....... Statistics stats; // 例化的类的句柄 function new(); stats=new(); endfunction task create_packet(); ....... stats.start(); //分层调用使用Statistics里的变量 endtask endclass- 最外层的Transaction可以通过分层调用语法来调用Statistics类中的成员
在上层构造函数中，完成对调用类的例化
注意在调用类的过程中，我们通常有一个编译顺序的问题，如果调用的类在后面，则需要提前声明。如果上例中两个class的顺序颠倒一下，则需要声明typedef class Statistics。5.10 理解动态对象
在OOP中，可能有很多对象，但是只定义了少量的句柄。一个测试平台在仿真过程中可能产生了数千次事务对象，但是仅有几个句柄在操作它们。如果你之前一直在用Verilog代码，你一定要习惯这种情况。
5.10.1 将对象传递给方法
当你调用方法的时候，传递的是对象的句柄而不是对象本身。
task transmit (Transaction t); ...... endtask Transaction t; initial begin t=new(); t.addr=42; transmit(t); end- 初始化块先产生一个Transaction对象，并且调用transmit任务，transmit任务的参数是指向该对象的句柄。通过句柄，transmit可以读写对象中的值。
如果transmit试图改变句柄，初始化块将不会看到结果，因为参数t没有ref修饰符。
task transmit ( ref Transaction tr); ...... endtask Transaction t; initial begin t=new(); transmit(t); $display(t.add); endtransaction修改了参数tr，使用ref关键词,否则的话，只是对tr做了修改，调用块中的句柄t仍为null。
5.10.2 在程序中修改对象
在测试平台中，一个常见的错误就是忘记为每个事物创建一个对象。
task generator_bad(int n); Transaction t; t=new(); repeat (n) begin t.addr=$random();//修改变量初始值 $display("%0h",t.addr); transmit(t); //将它发送到DUT end endtask- 上面的代码仅创建了一个对象，所以每一次循环generor_bad在发送事务对象的同时又修改了它的内容。
- 当你运行这段代码的时候，display出不同的addr值，但是transmit的t都具有相同的addr值。
为了避免这种错误，你需要在每次循环的时候创建一个新的Transaction对象。
task generator_bad(int n); Transaction t； repeat (n) begin t=new(); t.addr=$random();//修改变量初始值 $display("%0h",t.addr); transmit(t); //将它发送到DUT end endtask5.10.2 句柄数组
在写测试平台的时候，可能需要保存并且引用许多对象。你可以创建句柄数组，数组的每一个元素指向一个对象。
task generator(); transmit tarray[10]; foreach (tarray[i]) begin tarray[i]=new(); transmit(tarray); end endtasktarray数组是由句柄组成而不是对象，所以在使用时，必须像普通句柄创建对象一样。
5.11 对象的复制
可以使用简单的new函数的内建拷贝功能，也可以为更复杂的类编写专门的对象拷贝函数。下面我们就来一一介绍一下。
5.11.1 使用new操作符复制一个对象
使用new复制一个对象简单而且可靠，它创建了一个新的对象，并且复制了现在对象的所有变量。
class Transaction; bit[31:0] addr,crc,data[8]; endclass Transaction src,dst; initial begin src=new(); dst=new src; end这是一种简易的复制，只有最高一级的对象被new操作符复制，下层的对象都不会被复制。
如果Transaction类包含了一个指向Statistics类的句柄，那么我们又该如何处理呢？class Transaction; bit[31:0] addr,crc,data[8]; static int count=0; int id; Statistics stats; function new; stats=new(); id=count++; endfunction endclass Transaction src,dst; initial begin src=new(); src.stats.startT=42; dst=new src; dst.stats.startT=96; //src.stats.startT=dst.stats.startT=96 end- Transaction对象被拷贝，但是Statistics对象没有被复制；
- 两个Transaction对象都具有相同的id值；
两个Transaction对象都指向同一个Statistics对象。
5.11.2 编写自己的简单复制函数
如果有一个简单的类，它不包含任何对其他类的引用，那么编写copy函数非常容易。
class Transaction; bit[31:0] addr,crc,data[8]; function Transaction copy; copy=new(); copy.addr=addr; copy.crc=crc; copy.data=data; endfunction endclass
Transaction src,dst; initial begin src=new(); dst=src.copy; end5.11.3 编写自己的深层次复制函数
你自己的copy函数需要确保所有用户域（id）保持一致。创建自定义copy函数的最后阶段需要在新增变量的同时更新它们。
class Transaction; bit[31:0] addr,crc,data[8]; static int count=0; int id; Statistics stats; function new; stats=new(); id=count++; endfunction function Transaction copy; copy=new(); copy.addr=addr; copy.crc=crc; copy.data=data; copy.stats=stats.copy(); id=count++; endfunction endclass
Transaction src,dst; initial begin src=new(); //id=0 dst=src.copy; //id=1 end不仅复制了Transaction，而且复制了Statistics,不同的Transaction对应不同的Statistics。
5.12 使用流操作符从数组到打包对象，或者从打包对象到数组
按照需要编写自己的pack函数，仅打包你所选的成员变量。
class Transaction; bit[31:0] addr,crc,data[8]; static int count=0; int id; function new; id=count++; endfunction function void pack (ref byte bytes[40]); bytes={>>{addr,crc,data}}; endfunction function void unpack (ref byte bytes[40]); {>>{addr,crc,data}}=bytes; endfunction endclass
Transaction tr,tr2; byte b[40]; initial begin tr=new(); //创建对象并填满数据 tr.addr=32'h0; //id=0 tr.crc=32'h0; //id=1 foreach(tr.data[i]) tr.data[i]=i; tr.pack(b); tr2.unpack(b); end