systemverilog浅析$cast

问题一：动态类型转换和静态类型转换的区别？

$cast:基本语法$case(A,B)实际上是A=B；A表示目的端，B表示源端。（downcasting）类型向下转换

• $cast 动态类型转换，转换失败会报错。
• `静态类型转换，转换时报不报错

问题二：$cast是function还是task？

据语境，仿真器会自动选择执行task或是function，task在不需要返回值时执行，而function在需要返回值的语境下执行。将cast作为任务还是函数调用确定了无效赋值是如何处理的。

cast的task function应用

问题三：什么时候需要$cast?

我们通过下面的一个简单的例子来进行说明一下。
【多选题】有如下的代码,下面$cast返回值为1的有:（BCD）

class A; endclass;
class B extends A; endclass;
class C extends B; endclass;
A a = new(…);
B b = new(…);
C c = new(…);

A、$cast(b, a) B、a = c; $cast(b,a);

C、$cast(b,c) D、a = b; $cast(b, a)

解析：，

• 在解析之前，希望大家能够通读一下绿皮书的第八章8.3.1，借用书上的一句话，将一个基类句柄赋值给一个扩展类并不总是非法的，当基类的句柄确实指向一个派生类对象时是允许的。$cast子程序会检查句柄所指向的对象类型，而不仅仅检查句柄本身。比如说$cast(B,A),会检查句柄A指向的对象是不是句柄B指向的对象的扩展类，或者是同一类型。如果满足的话，你就可以从基类的句柄A中拷贝扩展对象的地址给扩展对象的句柄B了。
  看到这里大家应该会有点晕晕的，那我们通过实际的例子来给大家展示一下，cast的实际应用场景。

   class bird;
     virtual function void hungry();
         $display("I am bird,I am hungry");
     endfuntion
     function void hungry2();
         $display("I am bird,I am hungry2");
     endfuntion
   endclass

   class parrot extends bird;
     virtual function void hungry();
         $display("I am parrot,I am hungry");
     endfuntion
     function void hungry2();
         $display("I am parrot,I am hungry2");
     endfuntion
    endclass

   program ex;
       bird A;
       parrot B;
       initial begin
         A = new();
         B = new();
         A.hungry();
         A.hungry2();
         B.hungry();
         B.hungry2();
      end
 endprogram

运行结果：

I am bird,I am hungry
I am bird,I am hungry2
I am parrot,I am hungry
I am parrot,I am hungry2

相信大家对这个结果够没有异议，那么接下来我将通过几种场景来深入理解cast。我们假设bird parrot的类不变，改写program的调用。

情景一：基类 = 扩展类

   program ex;
       bird A;
       parrot B;
       initial begin
         A = new();
         B = new();
         A = B;
         A.hungry();
         A.hungry2();
         B.hungry();
         B.hungry2();
      end
 endprogram

运行结果：

I am parrot,I am hungry
I am bird,I am hungry2
I am parrot,I am hungry
I am parrot,I am hungry2

• 基类 = 扩展类；A句柄指向parrot的对象
• virtual函数的特性
• A=B,A指向B，基类指向扩展类，在扩展类中都能找到基类的东西，所以是OK的。
• B=A，B指向A，扩展类指向基类，扩展类的一部分东西在基类里面是找不到的。所以会报错。

场景二：扩展类 = 基类

program ex;
       bird A;
       parrot B;
       initial begin
         A = new();
         B = new();
         B = A;
         A.hungry();
         A.hungry2();
         B.hungry();
         B.hungry2();
      end
 endprogram

运行结果：

Error-[SV-ICA] illegal class assignment

• 扩展类 = 基类，直接调用会有问题
• 参考场景一

场景三：cast用作task

program ex;
       bird A;
       parrot B;
       initial begin
         A = new();
         B = new();
         $cast(B,A);
         A.hungry();
         A.hungry2();
         B.hungry();
         B.hungry2();
      end
 endprogram

运行结果：

Error-[DCF] Dynamic cast failed

• $cast(扩展类，基类)，上述代码$cast没有返回值，所以结果是做task用，根据图【cast的task function应用】我们可以知道，如果cast用作task应用的时候失败，则异常结束，直接跳出。

场景四：cast用作function

program ex;
       bird A;
       parrot B;
       initial begin
         A = new();
         B = new();
        if(!$cast(B,A))begin
          $display("B = A; failed");
         end
         A.hungry();
         A.hungry2();
         B.hungry();
         B.hungry2();
      end
 endprogram

运行结果：

B = A；failed
I am bird,I am hungry
I am bird,I am hungry2
I am parrot,I am hungry
I am parrot,I am hungry2

• if(!$cast(扩展类，基类))，上述代码$cast有返回值，所以结果是做function用，根据图【cast的task function应用】我们可以知道，如果cast用作function应用的时候失败，返回0，继续运行。

场景五：cast成功转换的应用，B=A,基类的句柄A指向扩展类，扩展类跟B句柄指向的类是同类型的。

program ex;
       bird A;
       parrot B;
       initial begin
         A = new();
         B = new();
         A = B;
        if(!$cast(B,A))begin
              $display("B = A; failed");
         end
         else begin
               $display("B = A; OK !!!!");
         end
         A.hungry();
         A.hungry2();
         B.hungry();
         B.hungry2();
      end
 endprogram

运行结果：

 B = A;OK !!!!
I am parrot,I am hungry
I am bird,I am hungry2
I am parrot,I am hungry
I am parrot,I am hungry2

• B=A,基类的句柄A指向扩展类，扩展类跟B句柄指向的类是同类型的。（参考书上的那句话，这里通过例子深入理解一下）

  
  

• A的基类句柄指向的是扩展类的对象

• B是扩展类的句柄，指向的是扩展类的对象

• B=A，所以B可以指向A，但是要用$cast做类型转换。

场景六：cast成功转换的应用，B=A,基类的句柄A指向扩展类，扩展类是B句柄指向的类的扩展类。

  class dog extends parrot;
     virtual function void hungry();
         $display("I am dog,I am hungry");
     endfuntion
     function void hungry2();
         $display("I am dog,I am hungry2");
     endfuntion
   endclass

program ex;
       bird A;
       parrot B;
       dog C;
       initial begin
         A = new();
         B = new();
         C = new();
         A = C;
        if(!$cast(B,A))begin
              $display("B = A; failed");
         end
         else begin
               $display("B = A; OK !!!!");
         end
         A.hungry();
         A.hungry2();
         B.hungry();
         B.hungry2();
      end
 endprogram

运行结果：

 B = A;OK !!!!
I am dog,I am hungry
I am bird,I am hungry2
I am dog,I am hungry
I am parrot,I am hungry2

• B=A,基类的句柄A指向扩展类，扩展类是B句柄指向的类的扩展类。（参考书上的那句话，这里通过例子深入理解一下）

相信通过上述的六种场景，大家对cast应该有了一定的了解，那么对我们最开始的那道题，大家应该都能理解了吧。

总之是一句话：在指向的时候，一定要在目的地的对象能找到我的存在。

• 基类指向扩展类的时候，总是OK的，因为基类在扩展类中总是可以找到对应的存在。
• 扩展类指向基类的时候，要用$cast做类型转换。这个时候要看基类的句柄指向的是对象是不是包含扩展类，如果是转换就会成功。