虚拟函数继承未达预期：调用子类print_f为何输出"tr"而非"ch_trans"

我编写了下述SystemVerilog代码学习虚拟方法的便捷性，定义了包含虚拟函数的基类trans及其子类ch_trans，子类重写了print_f函数。将子类实例ct1赋值给基类引用t1后，调用t1.print_f(7)时，输出的name为"tr"而非预期的"ch_trans"。经VCS调试确认调用的是子类print_f函数，但结果不符预期，特此咨询原因。

module virtual_method;

    // this example is referred to the lab1 class inheritance
    // the purpose is to learn the convenience of the virtual method 
class trans;
    bit[31:0] data;
    int pkt_id;
    int data_nidles;
    int pkt_nidles;
    bit rsp;
    string name;
    virtual function trans clone(trans t = null);
        if (t == null)
                t = new();
        t.data = data;
        t.pkt_id = pkt_id;
        t.data_nidles = data_nidles;
        t.pkt_nidles= pkt_nidles;
        t.rsp = rsp;
        return t;
    endfunction

    virtual function print_f(int i,  name = "tr");
        $display("this is trans class i = %d,name = %s",i,name);
    endfunction
endclass

class ch_trans extends trans;
    int ch_id;
    string name;
    virtual function trans clone(trans t = null);
        ch_trans ct;    
        if (t == null)
            ct = new();
        else
            void'($cast(ct,t));
        ct.ch_id = ch_id;
        return ct;
    endfunction

    virtual function print_f(int i, name = "ch_trans");
        $display("this is ch_trans class i = %d name =%s ",i,name);
    endfunction
endclass

initial begin
    trans t1,t2;
    ch_trans ct1,ct2;
    
    ct1 = new();
    ct1.pkt_id = 2;
    ct1.ch_id = 3;
    $display("ct1 = %p",ct1);
    
    t1 = ct1; 
    t1.print_f(7);
end
endmodule

问题原因 #

这是因为SystemVerilog中，虚拟函数的默认参数值是在编译阶段根据调用时的静态类型确定的，而非运行时的动态类型：

• 调用t1.print_f(7)时，t1的静态类型是基类trans，编译器会直接使用基类print_f函数中name参数的默认值"tr"，并将该值传递给子类的print_f函数。
• 子类print_f定义的默认值"ch_trans"仅在直接通过子类类型的引用（如ct1.print_f(7)）调用时才会生效。

解决方法 #

可以通过以下两种方式实现预期效果：

• 显式传递参数：调用时手动指定name参数，例如t1.print_f(7, "ch_trans")。
• 使用类成员变量替代默认参数：在基类和子类的构造函数中分别初始化name成员变量，修改print_f函数使用类成员而非参数：

  class trans;
      // ... 其他成员 ...
      string name;
      function new();
          name = "tr";
      endfunction
      virtual function print_f(int i);
          $display("this is trans class i = %d,name = %s",i,this.name);
      endfunction
  endclass
  
  class ch_trans extends trans;
      // ... 其他成员 ...
      function new();
          name = "ch_trans";
      endfunction
      virtual function print_f(int i);
          $display("this is ch_trans class i = %d name =%s ",i,this.name);
      endfunction
  endclass
  

内容的提问来源于stack exchange，提问作者richard