贰 | 数据类型8 —— 类型转换与流操作符的使用

System Verilog 引进的新的数据类型，他们所具有的优点：

1. 双状态数据类型（bit, byte, shortint, int, longint）:具有更好的性能，更低的内存消耗。

2. 队列（int a[$]），动态数组（int a[]），关联数组（int a[string])：减少内存消耗，且自带搜索和分类功能。

3. 类（class）和结构（struct）：支持抽象的数据结构。

4. 联合结构和合并结构：允许对统一数据有多种视图（view）。

5. 字符串（string）：支持内建的字符序列。

6. 枚举类型（enum）：方便代码编写，增加代码可读性。（工程实践中经常使用）

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思维导图

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思维导图大纲

静态转换

不检查转换值

转换时指定目标类型

在转换的表达式前加单引号

Verilog 对整数和实数类型，或者不同位宽的向量之间进行隐式转换

动态转换

使用动态转换函数 $cast 进行转换

对越界数值进行检查

流操作符

>> 和 <<

用在赋值表达式右边，后面可带表达式、结构、数组

用于将后边的数据打包成bit流

将数据从左到右变成流

将数据从右到左变成流

不能将 bit 流结果直接赋值给非合并数组（？书中写的是不能（P43），实际运行过程中使用 synopsis 家的仿真器是可以的，见例 2 第 11 行）

bit [3:0][7:0] bytes;

bit [7:0] byte [4];

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示例

例1：类型转换

静态转换转换时指定目标类型，且需在转换的表达式前加上单引号 ' ，如上第 7 行所示。

静态转换所指定的目标类型，支持使用 typedef 自定义的类型，如上第 8 行所示。

第 9 行显示的是隐式的类型转换。

第 12 行和第 13 行是使用 $cast 进行动态转换，当转换成功时，$cast(dst, src) 返回 1，转换失败时返回 0，如上第 12 行转换失败返回 0，第 13 行转换成功返回 1。

例2：流操作符的基本操作

书中 P43 例2.42。

例3：队列间的流操作1

第 16 行和第 17 行，结果是相同的，但中间的过程是不一样的，第 16 行是先将 Bq 队列以 16 bit 位宽为单位从右向左变为流，得到的流结果再以 8 bit 位宽为单位从右向左得到流结果后再赋值给 Wq，而第 17 行的过程则相反。

第 16 行：{'h12, 'h34, 'h56, 'h78} -> {'h5678, 'h1234} -> { 'h34, 'h12, 'h78, 'h56 }。

第 17 行：{'h12, 'h34, 'h56, 'h78} -> { 'h78, 'h56, 'h34, 'h12 } -> { 'h3412, 'h7856}。

例4：队列间的流操作2

队列 q1 具有一个 17 bit 的元素，将 q1 以小端模式存储到字节队列 bytes 中，如上第 10 行和第 11 行是等价的，观察到直接使用流操作完成上述过程会使得最后一个元素为 'h80，而不是我们所期望的 'h01，所以第 12 行对最后一个元素进行右移 7 位后，bytes 才是我们所期望的结果。

相同的流操作用于左边的源表达式或右边的目的队列效果是一样的，如上第 17 行和第 18 行、第 19 行和第 20 行。

对于流操作的右边表达式流结果宽度与左边队列元素宽度不对齐时，结果的最后一个元素将向右补 0。以第 19 行为例，{8'h12, 8'h34, 8'h56, 8'h78， 8'h9a} -> {'h3456789a, 'h12} -> { 'h12, 'h9a, 'h78, 'h56, 'h34 }，赋值给队列 q2 后，得到 { 32'h129a7856, 32'h34000000 } 其中 'h34 的右边自动补 0。注意仅最终结果会向右补 0， 中间过程并不补 0。第 21 行和第 22 行是对第 19 行的操作逐步进行，最终结果与第 19 行大相径庭，原因在于前者相当于后者中间过程补 0 后的结果。

例5：队列间的流操作3

数组下标失配是数组间进行流操作时常见的错误，当数组声明时下标为 [16] 时，等价于 [0:15] 而非 [15:0]。使用流操作将声明时下标为 [15:0] 的数组的流结果赋值给声明时下标为 [16] 的数组将会造成元素倒序。

把声明形式为 bit [7:0] array1 [15:0] 的非合并数组使用流操作赋值给声明形式为 bit [7:0] [15:0] array3，数值的顺序将会被打乱，对于合并的字节数组，正确的声明形式应该是 bit [15:0] [7:0] array4。

例6：结构体的流操作

书中 P43 例2.44。

第 11 行结构体类型变量 st 用小端模式存储到字节队列 bytes 中。

第 14 行将字节队列 bytes 中的数据解析到结构体变量 dest 中。