SystemVerilog中$cast的应用

SystemVerilog casting意味着将一种数据类型转换为另一种数据类型。在将一个变量赋值给另一个变量时，SystemVerilog要求这两个变量具有相同的数据类型。

SystemVerilog可以使用(')符号进行强制（静态）类型转换。另外，在SystemVerilog中还存在动态cast的概念。

SystemVerilog提供了$cast系统任务/函数，能够在两个不同的数据类型变量之间赋值，因为如果直接赋值的话会报编译错误。

在SystemVerilog中最常用的动态cast应用场景就是类的继承特性中对类句柄的赋值。基类句柄可以用来获取派生类的对象，反之则不行。

在实际仿真执行的过程中，动态cast会执行相应的检查，是否能够真正地进行赋值。

需要特别注意的是，cast既可以作为fucntion调用，也可以作为task调用。区别就是cast作为函数调用时，如果没有成功会返回0，然后可以决定是否采取相应的操作，而$cast作为任务调用失败后，会直接停止仿真。

下面SystemVerilog $cast系统函数/任务的源码声明

function int $cast (target_var, source_exp);

task $cast (target_var, source_exp);

下面的例子展示了SystemVerilog中$cast的应用：

module tb;
 typedef enum { soccer=2, cricket=4, football=10 } sports;
 sports mS;
 int i;
 initial begin
 i = 10;
 
 mS = i; //Synopsys-VCS - WARNING - incompatible types
 //Mentor Questa/Aldec-Riviera - run time ERROR
 $cast(mS, i); //$cast as a task - match types
 $display ("Sports=%s", mS.name( ));
 i = mS; //No Warning or Error
 $display("i=%0d",i);
 i=50;
 //$cast (mS, i); //ERROR - 50 is not a valid value for enum
 if ($cast (mS, i)) //$cast as a function
 $display ("Cast passed");
 else
 $display ("Cast failed");
 end
 endmodule

仿真log:

Sports=football
i=10
Cast failed
 V C S S i m u l a t i o n R e p o r t

在“tb” module中，我们定义了“int i”，并定义了一个enum“sports”并声明了一个sports类型的变量“mS”。

将一个int赋值给enum类型（sports）的变量

mS = i;

由于" i "不是enum类型，存在类型不兼容，所以会得到Synopsys - VCS的warnning（不是ERROR哦）:

Warning-[ENUMASSIGN] Illegal assignment to enum variable
testbench.sv, 11
tb, "mS = i;"
Only expressions of the enum type can be assigned to an enum variable.
The type int is incompatible with the enum 'sports'

对于相同的代码，Mentor’s Questa可能会报ERROR：

** Error (suppressible): testbench.sv(9): (vlog-8386) An enum variable 'mS' of type 
'sports' may only be assigned the same enum typed variable or one of its values. 
Variable i requires an explicit cast.

大家可能有点奇怪，这个不兼容类型的赋值到底是warning还是Error,结论就是这个这个enum 值有实际的分配，其实对代码功能没有影响，当作warning也是没有问题的。

为了纠正这种类型不兼容的赋值错误/警告，我们使用$cast将“i”强制转换为enum“mS”:

$cast(mS, i);

在这个上下文下，$cast就是作为task调用的。这种动态cast将使int类型" i "和枚举类型" mS "兼容,仿真会PASS。因为i = 10, mS得到的值是10，也就是enum中的“football”。所以，仿真log显示

“sports = football。”

注意下面的枚举赋值给int类型完全是可以的,反之则不行:

i = mS;

在动态cast中分配不正确的枚举值(50)。

i=50;
$cast(mS, i);

因为50不包含在枚举“sports”的范围内，所以会得到一个ERROR:

Error-[STASKE_DCF] Dynamic cast failed
testbench.sv, 22
Dynamic cast using '$cast' failed. The source expression is not yielding a
valid value for the destination variable.

最后，我们使用$cast作为函数调用，它将返回“0”（因为cast失败），将得到fail打印(“Cast failed”)。

审核编辑：汤梓红。