在SystemVerilog中，我們知道可以使用動(dòng)態(tài)數(shù)組實(shí)現(xiàn)數(shù)組元素個(gè)數(shù)的動(dòng)態(tài)分配，即隨用隨分，其中元素在數(shù)組中的索引是連續(xù)的，但是如果要實(shí)現(xiàn)數(shù)組元素訪問(wèn)時(shí)不采用連續(xù)索引的話，采用動(dòng)態(tài)數(shù)組和定寬數(shù)組就不是很合適，容易造成空間的浪費(fèi)，為此在SystemVerilog中引入了關(guān)聯(lián)數(shù)組（Associative Array），實(shí)現(xiàn)了一種查找表，該查找表的索引可以根據(jù)用戶需要指定，不限于整形，其內(nèi)存空間直到使用時(shí)才會(huì)分配，即只針對(duì)寫(xiě)入的元素分配存儲(chǔ)空間，其使用方式類(lèi)似于Perl等其他語(yǔ)言中的哈希結(jié)構(gòu)。

關(guān)聯(lián)數(shù)組與其他數(shù)組表面上的不同主要體現(xiàn)在數(shù)組的索引上，非關(guān)聯(lián)數(shù)組的索引一般都是整型變量，而關(guān)聯(lián)數(shù)組的索引可以是任何的數(shù)據(jù)類(lèi)型。

下面我們將通過(guò)示例說(shuō)明關(guān)聯(lián)數(shù)組是如何定義和常用的方法如何使用。

1 關(guān)聯(lián)數(shù)組的聲明格式

關(guān)聯(lián)數(shù)組采用在方括號(hào)中放置數(shù)據(jù)類(lèi)型的形式來(lái)進(jìn)行聲明，其格式如下：

data_type array_name [index_type];

其中

data_type :指定的是數(shù)組成員數(shù)據(jù)類(lèi)型，可以是定寬數(shù)組允許的任何類(lèi)型；

array_name：指定關(guān)聯(lián)數(shù)組的名字，符合標(biāo)識(shí)符命名規(guī)則，當(dāng)然每個(gè)公司命名規(guī)范可能不一樣；

index_type：關(guān)聯(lián)數(shù)組索引的數(shù)據(jù)類(lèi)型，如果指定了索引數(shù)據(jù)類(lèi)型，那么對(duì)于數(shù)組元素訪問(wèn)時(shí)索引就必須要匹配指定的索引數(shù)據(jù)類(lèi)型。同時(shí)索引的類(lèi)型也可以使用通配符，此時(shí)對(duì)于同一數(shù)組中元素索引時(shí)，索引的數(shù)據(jù)類(lèi)型就可以不一樣；

下面主要針對(duì)不同的index_type和關(guān)聯(lián)數(shù)組中常用到的方法進(jìn)行示例說(shuō)明。

2 關(guān)聯(lián)數(shù)組不同的索引類(lèi)型

2.1 index_type為string

【示例】

【仿真結(jié)果】

示例中定義了兩個(gè)數(shù)組，arr1數(shù)組的索引類(lèi)型為string，數(shù)組中每個(gè)元素的類(lèi)型為int，再給arr1初始化時(shí)，通過(guò)“鍵：值對(duì)”實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)元素的初始化，arr1[First]的值為’hAB，arr2[Second]的值為’hCD，在訪問(wèn)arr1中的元素時(shí)，也可以如示例中通過(guò)索引“First”和“Second”來(lái)訪問(wèn)。通過(guò)該示例，對(duì)于關(guān)聯(lián)數(shù)組中特定索引元素的空間分配賦值可以通過(guò)’{index:value} 方式實(shí)現(xiàn)。

2.2 index_type為class

【示例】

【仿真結(jié)果】

示例中，聲明的關(guān)聯(lián)數(shù)組arr的索引類(lèi)型為packet（class），packet聲明了三個(gè)句柄，pkt1和pkt2都指向了創(chuàng)建的對(duì)象，pkt3為空句柄null，通過(guò)數(shù)組名.[句柄]的方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)于特定句柄作為索引的數(shù)組元素的賦值操作。示例中，通過(guò)foreach遍歷數(shù)組中所有元素，通過(guò)仿真結(jié)果可以看到其中所有的賦值操作都賦值成功。這里有一點(diǎn)需要注意，盡管句柄pkt3為null，對(duì)其的賦值操作仍然是成功的，但是需要注意的是，如果再聲明一個(gè)pkt4空句柄，并且在“arr[pkt3] = ‘hC”之后給arr[pkt4]賦值為”’hD”，那么對(duì)arr[pkt3]中的值將會(huì)被覆蓋掉，這是因?yàn)閜kt3和pkt4的值相同都是null，所以后續(xù)如果進(jìn)行對(duì)數(shù)組的遍歷訪問(wèn)操作，訪問(wèn)的結(jié)果還是只能訪問(wèn)到三個(gè)元素，而不是四個(gè)，即對(duì)于索引類(lèi)型為class的關(guān)聯(lián)數(shù)組，關(guān)聯(lián)數(shù)組的索引句柄可以為null，且所有句柄值為null的數(shù)組元素指向同一個(gè)值。同時(shí)通過(guò)示例注意到，關(guān)聯(lián)數(shù)組中元素在使用foreach進(jìn)行遍歷時(shí)，并不是按照數(shù)組元素初始化的順序進(jìn)行輸出的，而是根據(jù)索引類(lèi)型排列相對(duì)順序的。

2.3 index_type不能為4值邏輯變量

【示例】

【仿真結(jié)果】

示例中，L4_type為自定義的兩位logic類(lèi)型，因?yàn)閘ogic具有（0、1、x、z四種），數(shù)組arr的索引類(lèi)型使用的就是L4_type，在給數(shù)組中元素進(jìn)行初始化時(shí)，使用“2’hx”和“2’hz”作為索引，此時(shí)進(jìn)行仿真時(shí)會(huì)產(chǎn)生提示信息（不同仿真工具產(chǎn)生的信息級(jí)別不同），通過(guò)foreach遍歷數(shù)組，數(shù)組中并不包含對(duì)于索引為“2’hx”和“2’hz”的數(shù)組元素，即關(guān)聯(lián)數(shù)組的數(shù)組索引不能為“x”和“z”。

2.4 index_type為*

如果index_type沒(méi)有指定類(lèi)型，而是使用通配符“*”時(shí)，雖然貌似通配符可以匹配任何類(lèi)型，但是在SystemVerilog中，此時(shí)的“通配符*”只能匹配任何的integral數(shù)據(jù)類(lèi)型（參見(jiàn)IEEE1800-2017 6.11），對(duì)于其他非integral類(lèi)型不能用于匹配！

【示例】

【仿真結(jié)果】

示例中，關(guān)聯(lián)數(shù)組arr聲明索引類(lèi)型時(shí)使用了“*”，在initial塊中，將句柄pkt作為數(shù)組的索引進(jìn)行賦值操作。對(duì)上述代碼編譯時(shí)仿真器報(bào)錯(cuò)，這主要是因?yàn)閏lass不屬于SystemVerilog中定義的integral類(lèi)型。那么index_type為“*”的關(guān)聯(lián)數(shù)組中索引的類(lèi)型是不是必須要一致呢？看下例。

【示例】

【仿真結(jié)果】

示例中，關(guān)聯(lián)數(shù)組arr在聲明時(shí)index_type為“*”，并且在通過(guò)不同類(lèi)型的索引對(duì)數(shù)組arr中相應(yīng)元素進(jìn)行了賦值操作，并且將這些元素通過(guò)不同類(lèi)型的索引都打印了出了。雖然這些索引的類(lèi)型不同，但是這些類(lèi)型有一個(gè)共同點(diǎn)都屬于SystemVerilog中的integral類(lèi)型，可見(jiàn)關(guān)聯(lián)數(shù)組的索引如果為“*”的話，在通過(guò)不同類(lèi)型索引給數(shù)組元素賦值時(shí)，這些索引必須都是integral類(lèi)型。

其實(shí)從一個(gè)側(cè)面可以體會(huì)到，SystemVerilog中所有的integral類(lèi)型在某種程度上可以相互轉(zhuǎn)換，類(lèi)似于C語(yǔ)言中的不同數(shù)據(jù)類(lèi)型之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換一樣。另外，可能有人會(huì)問(wèn)，為什么對(duì)于這個(gè)數(shù)組打印消息是不使用foreach結(jié)構(gòu)呢？請(qǐng)看下例。

【示例】不能使用foreach結(jié)構(gòu)

【仿真結(jié)果】

示例中，關(guān)聯(lián)數(shù)組arr聲明時(shí)其中index_type使用了“*”，然后給arr中相關(guān)元素通過(guò)不同的索引類(lèi)型進(jìn)行了賦值初始化操作，最后企圖使用foreach遍歷arr時(shí)報(bào)錯(cuò)，正如報(bào)錯(cuò)信息顯示，當(dāng)關(guān)聯(lián)數(shù)組聲明時(shí)索引為“*”，那么該數(shù)組不能使用使用foreach對(duì)該數(shù)組進(jìn)行遍歷。

3 關(guān)聯(lián)數(shù)組常用方法

關(guān)聯(lián)數(shù)組中在使用時(shí)常會(huì)使用一些內(nèi)建的方法，這些常用的方法如下表所示，

那么，關(guān)聯(lián)數(shù)組的這些方法如何使用呢？下面通過(guò)示例了解下。

【示例】num(),exists(),delete(index)

【仿真結(jié)果】

示例中，通過(guò)“數(shù)組名.num()”的方式獲取到當(dāng)前數(shù)組中元素的個(gè)數(shù)。然后通過(guò)foreach遍歷了數(shù)組中所有的元素。通過(guò)“數(shù)組名.exists(索引號(hào))”的方式，可以檢測(cè)數(shù)組中是否存在指定索引的元素。

當(dāng)通過(guò)“數(shù)組名.delete(索引號(hào))”的方式可以刪除數(shù)組中指定索引號(hào)的數(shù)組元素，示例中通過(guò)arr.delete(1)刪除了數(shù)組中索引號(hào)為“1”的元素后，再次調(diào)用arr.exists(1)檢查數(shù)組中是否還存在索引號(hào)為“1”的元素，通過(guò)仿真結(jié)果可以看到，數(shù)組中索引號(hào)為“1”的元素已經(jīng)被刪除。

這里需要注意，示例中使用的三個(gè)方法的格式分別是：“數(shù)組名.num()”、“數(shù)組名.exists(索引號(hào))”和“數(shù)組名.delete(索引序號(hào))”，其中delete后也可以不帶索引號(hào)，此時(shí)將會(huì)將整個(gè)數(shù)組“清空”！另外，在使用時(shí)一定要注意，關(guān)聯(lián)數(shù)組如果不對(duì)其進(jìn)行任何有效寫(xiě)入時(shí)，數(shù)組的大小時(shí)為0。、，即關(guān)聯(lián)數(shù)組在使用之前是不會(huì)耗費(fèi)存儲(chǔ)空間的。

【示例】first(),next()

【仿真結(jié)果】

示例中，在initial過(guò)程塊中，首先通過(guò)“數(shù)組名.first(變量名)”的方式將數(shù)組arr中第一個(gè)(最小)索引的值賦給給定的索引變量temp（注意變量類(lèi)型與數(shù)組索引類(lèi)型一致），但是此時(shí)arr中沒(méi)有任何元素，所以此時(shí)通過(guò)數(shù)組名調(diào)用“arr.first(temp)”方法返回0，即輸出“1st entry does not exist!”。

通過(guò)for循環(huán)對(duì)數(shù)組進(jìn)行初始化，之后再次“arr.first(temp)”，因?yàn)閿?shù)組中有元素，所以first()方法返回非零，同時(shí)將初始化后數(shù)組中第一個(gè)(最小)索引賦值給temp。

然后通過(guò)“arr.next(temp)”獲取比給定的索引值（temp）大的最小索引值，如果存在下一項(xiàng)，則將下一項(xiàng)的索引賦給索引變量temp，因?yàn)榻o定的temp此時(shí)值為0，所以next()方法調(diào)用后，將數(shù)組下一個(gè)元素的索引賦給了變量temp，所以仿真結(jié)果此時(shí)輸出temp值變?yōu)榱?.示例的最后do...while()循環(huán)將first()和next()配合使用，有效地遍歷數(shù)組。

這里需要注意，示例中使用的方法的格式分別是：“數(shù)組名.first(索引變量)”和“數(shù)組名.next(索引變量)”。

【示例】

【仿真結(jié)果】

示例中，在initial過(guò)程塊中，首先通過(guò)for循環(huán)對(duì)數(shù)組進(jìn)行初始化，之后執(zhí)行“arr.last(temp)”，因?yàn)閿?shù)組中有元素，所以last()方法返回非零，同時(shí)將初始化后數(shù)組中最后(最大)索引賦值給temp。

然后通過(guò)“arr.prev(temp)”獲取比給定的索引值（temp）小的最大索引值，如果存在上一項(xiàng)，則將上一項(xiàng)的索引賦給索引變量temp，因?yàn)檎{(diào)用last(temp)方法后給temp的值為3，所以prev()方法調(diào)用后，將數(shù)組上一個(gè)元素的索引賦給了變量temp，所以仿真結(jié)果此時(shí)輸出索引為temp的數(shù)組元素的值輸出.示例的最后將last()和prev()配合使用可以有效地遍歷數(shù)組。

這里需要注意，示例中使用的方法的格式分別是：“數(shù)組名.last(索引變量)”和“數(shù)組名.prev(索引變量)”。

上述first()、next()、last()和prev()這些方法在使用的時(shí)候一定要注意，如果關(guān)聯(lián)數(shù)組索引類(lèi)型為“*”的話，這些方法不能使用。

審核編輯：劉清