SystemVerilog中super.func()调用时内部类指针为空的问题

复现代码 #

// 内层配置类
class inner_A;
    int val_a;
    function new();
        val_a = 10;
    endfunction
    virtual function void print();
        $display("inner_A val_a: %0d, this ptr: %p", val_a, this);
    endfunction
endclass

class inner_B extends inner_A;
    int val_b;
    function new();
        val_b = 20;
    endfunction
    virtual function void print();
        super.print();
        $display("inner_B val_b: %0d, this ptr: %p", val_b, this);
    endfunction
endclass

class inner_C extends inner_B;
    int val_c;
    function new();
        val_c = 30;
    endfunction
    virtual function void print();
        super.print();
        $display("inner_C val_c: %0d, this ptr: %p", val_c, this);
    endfunction
endclass

// 主继承类
class class_A;
    inner_A cfg;
    function new();
        cfg = new();
    endfunction
    virtual function void print();
        $display("class_A cfg ptr: %p", cfg);
        cfg.print();
    endfunction
endclass

class class_B extends class_A;
    inner_B cfg;
    function new();
        cfg = new();
    endfunction
    virtual function void print();
        super.print();
        $display("class_B cfg ptr: %p", cfg);
        cfg.print();
    endfunction
endclass

class class_C extends class_B;
    inner_C cfg;
    function new();
        cfg = new();
    endfunction
    virtual function void print();
        super.print();
        $display("class_C cfg ptr: %p", cfg);
        cfg.print();
    endfunction
endclass

module top;
    initial begin
        class_C c = new();
        c.print();
    end
endmodule

问题原因 #

• 变量遮蔽（Shadowing）：class_B和class_C中重新声明了cfg变量，遮蔽了父类class_A、class_B的同名变量。当调用super.print()时，父类的print()函数只能访问自身层级的cfg，而非子类的cfg。
• 未初始化父类变量：子类构造函数仅初始化了自身层级的cfg，父类的cfg变量未被初始化，导致父类print()执行时指针为空。

解决方法 #

方法1：统一基类变量，利用多态（推荐） #

将cfg变量仅在基类class_A中声明，子类通过构造函数传入不同类型的inner对象，借助多态实现层级访问：

// 修改后的主继承类
class class_A;
    inner_A cfg;
    function new(inner_A cfg_inst);
        cfg = cfg_inst;
    endfunction
    virtual function void print();
        $display("class_A cfg ptr: %p", cfg);
        cfg.print();
    endfunction
endclass

class class_B extends class_A;
    function new(inner_B cfg_inst);
        super.new(cfg_inst);
    endfunction
    virtual function void print();
        super.print();
        $display("class_B cfg ptr: %p", cfg);
        // 通过类型转换访问inner_B专属成员
        $display("inner_B val_b: %0d", inner_B'(cfg).val_b);
    endfunction
endclass

class class_C extends class_B;
    function new(inner_C cfg_inst);
        super.new(cfg_inst);
    endfunction
    virtual function void print();
        super.print();
        $display("class_C cfg ptr: %p", cfg);
        $display("inner_C val_c: %0d", inner_C'(cfg).val_c);
    endfunction
endclass

module top;
    initial begin
        inner_C inner_c = new();
        class_C c = new(inner_c);
        c.print();
    end
endmodule

方法2：显式初始化父类变量 #

若需保留子类的同名cfg变量，需在子类构造函数中显式初始化所有父类层级的cfg：

class class_B extends class_A;
    inner_B cfg;
    function new();
        super.new(); // 初始化class_A的cfg
        cfg = new();
        super.cfg = cfg; // 将父类cfg指向当前子类的cfg
    endfunction
    virtual function void print();
        super.print();
        $display("class_B cfg ptr: %p", cfg);
        cfg.print();
    endfunction
endclass

class class_C extends class_B;
    inner_C cfg;
    function new();
        super.new(); // 初始化class_B和class_A的cfg
        cfg = new();
        super.cfg = cfg;
        class_A::cfg = cfg; // 显式指定初始化顶层父类的cfg
    endfunction
    virtual function void print();
        super.print();
        $display("class_C cfg ptr: %p", cfg);
        cfg.print();
    endfunction
endclass

方法3：临时调试用的向下转型（不推荐） #

在父类方法中通过向下转型强制访问子类的cfg，但此方式破坏封装性，仅适合临时调试：

class class_A;
    inner_A cfg;
    virtual function void print();
        class_C c_cast;
        if ($cast(c_cast, this)) begin
            cfg = c_cast.cfg;
            $display("class_A cfg ptr: %p", cfg);
            cfg.print();
        end
    endfunction
endclass

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Андрей Ефимов