for循环+fork-join_none结构的坑，你有注意到吗？

来源| 杰瑞IC验证（ID:Jerry_IC）

|原创作者| Jerry

1. 回忆下fork-join_none

fork-join_none相信大家应该熟悉了，新来的朋友可以回顾下jerry之前的文章，就是之前jerry提到的那个“暴脾气”的哥们，他不会去等别人，直接会着急做自己的事情。

前文回顾（点击查看）：fork-join挺好用的了，fork-join_any、fork-join_none有什么用？

回顾下那篇文章中我们举的一个例子，这个暴脾气可以这么用：

fork

     aa( );       

     aa( );

     aa( );

    ……

     aa( );

     aa( );

join

如上代码，我们想要并行的执行100个 aa( )这个函数进程。通过fork-join要写到手软，用这个暴脾气，几句话就搞定：

for(int i=0; i<100; i++)

fork

     aa( );       

join_none

但是，今天jerry告诉各位初学者，这个暴脾气有不好驾驭的那一面的哦，弄不好就很容易翻车！！

2. fork-join_none翻车现场

什么情况下容易翻车呢？

大家仔细看看上面的例子，并行运行的aa( )，都是一样的内容，放在for循环中，却并没有使用for循环的循环因子 i 啊～

有人说，这有什么关系吗？

好的，来，看看jerry今天准备的代码，逼出它的邪恶面！

我们还是通过暴脾气fork-join_none，外加for循环，这次我们用上for的循环因子i，

怎么用i呢？我们直接通过$display来打印，打出10个选美者的编号和颜值等级：

for (int i=0 ; i<10; i++)

fork

       $display(“No%0d，My face_grade is %0d”, i ，i );

join_none

大家先不看答案，先猜猜，这个会怎么打？

算了，jerry先猜猜你们是怎么想的？是不是打印出下面这样？

No0，My face_grade is 0

No1，My face_grade is 1

No2，My face_grade is 2

No3，My face_grade is 3

……

No9，My face_grade is 9

大错特错！！太天真了！这个时候这个暴脾气只会在电脑的某个角落里看着你笑着说“愚蠢的人类”！！

jerry告诉你打印出来的是什么：

No10，My face_grade is 10

No10，My face_grade is 10

No10，My face_grade is 10

……

No10，My face_grade is 10

太阴险了！怎么会是这样呢？我0-9怎么还出来10了？

3. 再认识下for循环

先解释下这个for循环范围0-9，怎么打出来10了？

看下这段代码：

int apple_num；

for (apple_num=0 ; apple_num<10; apple_num++);

       $display(“i have %0d apples”, apple_num );

直接告诉大家，这个代码打印出来的是：

i have 10 apples

这个代码，for循环是执行的一个空语句，for结束后才进行打印循环因子。让不注重细节的伙伴们再认识下for，for在最后执行完成他的值是还要再走apple_num++的，正是因为加到了10，才不满足apple_num<10的条件不再进行循环下去了。

我们再回头看看这个代码：

for (int i=0 ; i<10; i++)

fork

       $display(“No%0d，My face_grade is %0d”, i ，i );

join_none

现在知道这个打印出来10是怎么来的了，是for循环执行完了以后循环因子i的值啊！！

好像差不多理解了：for循环的时候依次创建了10个进程，然后等for循环结束后，才并行执行10个fork进程。

因为fork-join_none，for全部循环完了以后， 10个$display(“No%0d，My face_grade is %0d”, i ，i ); 才并行的执行完！！在打印的时候得到的i值就是最后的10了。换句话理解：这10个并行的$display里面的i其实是同一个int i，i++是会改变它的。

4. 怎么防止它的翻车

来，jerry先直接告诉各位怎么解这个问题：

for (int i=0 ; i<10; i++)

fork

      automatic int j=i；

       $display(“No%0d，My face_grade is %0d”, j ，j );

join_none

f

这段代码打印的正是我们期望的：

No0，My face_grade is 0

No1，My face_grade is 1

No2，My face_grade is 2

No3，My face_grade is 3

……

No9，My face_grade is 9

为什么呢？我们来分析一下：

如上代码，我们加了一个automatic int j=i 转了一下，把i给j，我们打印j。

此处automatic类型，意味着进入fork进程被创建，结束被撤销。保证了10个并行的display语句，每个进程中的j是它自己的，是独一无二的（不清楚automatic和static的区别的可以自己查或者关注jerry后面的文章哈）。

先不要恍然大悟，仔细想想，仅仅保证了独一无二，就行了？automatic int j=i；

这句话还没执行，for不就应该执行完了？那这里的i岂不是还是应该是10？？

是啊！除非……？

没错！

automatic int j=i；在i++之前就执行了！！！

我们来验证下，假如这么写：

for (int i=0 ; i<10; i++)

fork

      #0;

      begin

       automatic int j=i；

       $display(“No%0d，My face_grade is %0d”, j ，j );

      end

join_none

果然就又出错打印成下面这样了！！！

No10，My face_grade is 10

No10，My face_grade is 10

No10，My face_grade is 10

……

No10，My face_grade is 10

其实不要说那样，就即便如下这样都是不对的！！

for (int i=0 ; i<10; i++)

fork

      automatic int j；

        j=i；

       $display(“No%0d，My face_grade is %0d”, j ，j );

join_none

看来除了保证独一无二，更关键的原因是执行顺序！！

什么执行顺序呢？

简单的说，如果把我们这段代码理解为两个过程：“创建进程”、“执行进程”。

创建进程的时候，创建10个并行的进程，然后统一执行。

这句神奇的automatic int j=i；偏偏就是在创建进程的过程中就执行了！

大家可以看一下下面的视频，DVE上的断点单步调试，上面提到的两种代码执行顺序对比：

先执行的94行for进入第一段代码“创建线程”阶段，然后马上95行神奇的automatic int j=i；可见它也是第一段代码“创建线程”阶段执行的！然后并没有接着执行96行的display，而是101行的for！进入了第二段代码的“创建线程”阶段！线程都创建完成之后才再回去96行进入执行进程阶段，执行了display，最后执行了102行的display。

各位初学者可以这样简单的理解这段代码，但是其实呢要更进一步探究就涉及到了

sv的仿真调度机制！！！

先简单看一眼，就是这些个东西啦：

我擦，短短几句代码需要想到这么多知识吗？这里这个调度机制我们就先不深究了，大家先擦擦汗，jerry后面的文章会娓娓道来的～

我们回到今天要讲的重点：“for循环+fork-join_none结构”的坑，怎么处理呢？最简单的一种方式就是用一个automatic int j=i 转一下，一定要在fork的一开始定义，并且赋值。

今天这个知识点很常见，很重要哦，希望各位初学者不要着急，像这样的知识点，jerry聊一个就记住一个就好，不怕慢只怕站～哈哈，继续关注jerry后面的文章，一起成长～加油！

——The End——