SV中的shallow copy 和 deep copy

今天我們結合幾個例子講一講SV中句柄和對象的概念，以及對象的複製都有哪些玄機。

對於verilog來說，不存在對象的概念，那麼下面的代碼很好理解：

integer a,b;a = 5;b = a;a = 4;

第一行聲明了兩個變數，此時他們的初始值為X；第二行將a賦值為5；第三行將a的值賦值給b，b也等於5;最後a的值變為4，但b的值依舊為5。

如果這時候我們把a和b由整數換成對象會出現什麼情況呢？請看如下代碼

Packet p1;

這裡聲明了一個Packet類型的變數（可以把 Packet 看成類似於前例中 integer a 中的 integer），p1專業點的稱呼就叫句柄，可以理解為一個指針，指向一塊內存區域，這塊區域只能存放Packet類的數據類型。此時還未使用構造函數new，所以p1並沒有指向任何實際的對象。也就是說變數p1的值還是初始值 null。如下圖所示：

p1 = new;

new的調用會創建Packet類的實例，這時內存里生成了一塊Packet類的數據類型，此時p1的值就是這個Packet對象所佔據的內存的起始地址。

如果聲明另一個變數並且將舊的句柄p1賦值給該變數：

Packet p2;p2 = p1;

此時內存中還是只有一個Packet類型的對象，但是可以用p1 或 p2的名字指代。

接下來為了方便解釋shallow copy和deep copy的區別，我們假定Packet內部包含另一個class A的句柄a:

class A;integer j=5;endclassclass Packet;integer i = 1;A a;function new();a = new();endfunction...endclassPacket p1 = new;

結果如下圖所示， p1.a這個句柄指向了一片內存空間（假設起始地址是0xffff_abcd），這裡存放了一個class A類型的對象。

假如，接下來又有一段代碼如下：

Packet p2;p2 = new p1;p1.i = 9; p1.a.j = 8;

p2再一次使用了new，因此創建了一個新的對象p2. 它的屬性是從p1複製過去的。這種操作稱之為shallow copy，也就是簡易複製。所有的變數，包括integers,strings, instance handles等等都被複制過去。

p2.a 的值和 p1.a也是相等的。也就是說 p2.a 仍然是指向了存放在內存地址0xffff_abcd中的 class A類型的對象。

結合下圖，就不難理解此時 p2.i == 1，p2.a.j == 8 了。

具體來說，一個shallow copy將執行以下的操作：

1）生成一個被複制的類的對象。該操作不會調用對象的構造函數，也不會對任何變數進行初始化操作。

2）所有的類的屬性，包括內部用於進行隨機操作的狀態（用於隨機操作的內部狀態包括：隨機數生成器狀態，約束的constraint_mode狀態，隨機變數的rand_mode狀態和randc隨機變數的循環狀態）和coverage都被複制到了新的對象中。類中包含的對象的句柄也被複制了，包括covergroup對象的句柄。嵌入的covergroup是個例外（在class內部定義的covergroup）。在新的對象中嵌入的covergroup的句柄會被賦值為null。

3）句柄指向這個新生成的對象的句柄將被賦值給等號左邊的變數（這裡為p2）。

注意：shallow copy並不會創建新的coverage對象（covergroup實例）。因此新對象的屬性並未被任何covergroup覆蓋。

假如我們希望複製不要藕斷絲連的話那麼就要使用deep copy，或者說full copy。這在SV中通常需要用戶自己編寫copy函數。

以剛才的packet為例，對於非簡單的類，應該創建copy函數，通過調用類所包含的所有對象的copy函數完成deep copy操作。

class A;integer j= 5;function A copy(); copy = new; copy.j = j;endfunctionendclass

假如調用a.copy，函數就會返回一個A的句柄, 這個句柄指向了新new出來的A類型的對象.

class Packet;integer i = 1;A a;function new();a = new();endfunctionfunction Packet copy(); copy = new; copy.i = i; copy.a = a.copy();endfunctionendclass...p1 = new;p2 = p1.copy;

結果如下圖所示，p2.a 此時所指向的對象就和p1.a不同了。

deep copy完成之後p1和p2就不會互相干擾了，對p1的更改就不再會影響p2了。

如果在SV中要deep copy的話，就得為所有包含的類都準備好copy函數，既容易出錯，工作量又大。好消息是UVM已經內建了copy以及clone操作，可以將你從手寫copy中解放出來，我們會在後續的文章中講解其中的細節，敬請期待。