SystemVerilog学习——构造函数new

一、概述

在 SystemVerilog 中，new 是一个构造函数，用于创建类的实例（即对象）。它在面向对象编程（OOP）中起着重要作用，负责实例化一个对象并进行初始化。与传统编程语言（如 C++ 或 Java）中的构造函数类似，new 用来初始化对象的成员变量或执行必要的准备工作。

SystemVerilog 类的 new 构造函数通常用于创建一个类的对象实例。它有以下特点：

语法： class_name new(); 或 class_name new(input_args);

作用： 在创建类的对象时，new 方法用来执行对象的初始化操作。

初始化： new 可以在类实例化时对类的成员变量进行初始化。

二、基本结构

构造函数与普通的方法不同，它通常没有返回值（并且不需要显式地写出 return）。new 作为一个方法，通常会接受一些参数来初始化类的成员变量。

class MyClass;
    // 成员变量
    int a;
    string name;

    // 构造函数
    function new(int a_value, string name_value);
        a = a_value;
        name = name_value;
    endfunction
endclass

三、使用

在 SystemVerilog 中，类的实例化（即对象创建）并不会自动调用 new 构造函数；需要显式地调用 new 来创建对象并初始化它们。

3.1 对象的显式创建

类的对象（即类的实例）需要显式调用 new 构造函数进行初始化。这和许多面向对象编程语言（如 C++、Java）相似。

class MyClass;
    int a;
    string name;

    function new(int a_value, string name_value);
        a = a_value;
        name = name_value;
    endfunction
endclass

MyClass obj;  // 声明对象
obj = new(10, "Test");  // 显式调用构造函数

3.1.1 为什么需要显式调用 `new`？

SystemVerilog 的类是动态分配的 ，它们并不像传统的C语言或者 Verilog 中的 struct 或 module 那样具有静态大小。因此，为了确保类的对象正确地创建和初始化，必须显式调用 new 来分配内存，并进行初始化。

3.1.2 `new` 的作用

内存分配 ：new 构造函数会为类的对象分配内存空间。这是因为类的对象是动态创建的，并不直接存储在栈上，而是存储在堆中。

初始化成员变量 ：new 方法通常用于初始化类的成员变量。你可以在 new 构造函数中设置初始值，确保对象创建时处于有效的状态。

继承时的构造函数调用 ：如果类是从其他类继承而来，子类的 new 方法通常会显式调用父类的 new 方法，以确保父类成员得到正确初始化。

3.2 自动调用的情况

3.2.1 默认构造函数

如果类没有显式定义 new 构造函数，那么 SystemVerilog 会自动提供一个默认构造函数，这个默认构造函数会将类的所有成员变量初始化为默认值（如数字类型初始化为 0，字符串类型初始化为空字符串等）。但即便如此，您仍然需要显式地实例化类的对象。

例如，如果没有显式定义 new，SystemVerilog 会自动创建一个默认构造函数：

class MyClass;
    int a;    // 默认为 0
    string name;  // 默认为 ""
endclass

MyClass obj;  // 使用默认构造函数

在这种情况下，obj 会被创建，并且其成员 a 会被初始化为 0，name 会被初始化为空字符串 ""。

3.2.2 动态创建对象

对象的动态创建是通过显式调用 new 来完成的。SystemVerilog 允许通过 new 来动态分配内存并初始化对象。没有 new 的话，类的对象会是一个句柄（或者空指针 null），并且无法使用。

MyClass obj;  // 仅声明对象，但未创建
obj = new();  // 通过 new 创建对象

3.3 继承与 `new`

class ParentClass;
    int a;
    function new(int a_value);
        a = a_value;
    endfunction
endclass

class ChildClass extends ParentClass;
    string name;

    function new(int a_value, string name_value);
        super.new(a_value);  // 显式调用父类的构造函数
        name = name_value;
    endfunction
endclass

// 实例化时显式调用 new
ChildClass obj = new(10, "ChildTest");

在这个例子中，ChildClass 的 new 构造函数会显式调用父类 ParentClass 的 new 构造函数，并在初始化过程中设置 name 成员。

四、总结

在 SystemVerilog 中，new 是类的构造函数，用于显式创建对象并初始化其成员变量。对象的创建必须通过调用 new()，并且可以使用带参数的 new 来传递初始化值。new() 会在堆上分配内存并执行初始化操作，确保对象的成员变量得到正确的初始值。尽管类可以定义多个构造函数，new 方法的调用总是与对象的动态内存分配紧密相关，且在实例化时自动触发。