一種可重用constraint的實(shí)現(xiàn)方法

近期看到一種關(guān)于約束的復(fù)用方法，總結(jié)分享如下。

在不同的用例中，隨機(jī)參數(shù)的隨機(jī)約束不會(huì)完全一致，最典型的就是錯(cuò)誤或者異常用例的非法取值約束。對(duì)于這種不同的約束，常見(jiàn)的處理辦法就是繼承，并重寫(xiě)原有參數(shù)的約束，如下所示。

class item;
rand bit[3:0] A;
constraint c{
    A > 0;
}
//....
endclass

class abnormal_item;
constraint c{
    A == 0;//覆蓋原有的A>0約束
}
//....
endclass

除了存在可能的過(guò)度繼承問(wèn)題，繼承方式是一種"靜態(tài)"的is-a關(guān)系，一旦abnormal_item確定后，參數(shù)的約束就已確定，不具備動(dòng)態(tài)添加或者刪除約束的能力。

到這里，提一下Decorator Pattern(裝飾者模式)。Decorator Pattern大致是一種這樣的思路：

在Decorator Pattern的結(jié)構(gòu)中，可以動(dòng)態(tài)地給一個(gè)對(duì)象添加新的功能，同時(shí)又不改變其結(jié)構(gòu)，將對(duì)象的行為分為核心功能和可選功能。核心功能指對(duì)象最基本的職責(zé)，而可選功能則是在不改變核心職責(zé)的情況下增加的功能。通過(guò)使用裝飾者模式，可以動(dòng)態(tài)地將可選功能裝飾在核心功能之上，使對(duì)象的功能更加靈活......

借鑒類(lèi)似的思路，可以將隨機(jī)參數(shù)和其約束分離開(kāi)來(lái)，將隨機(jī)約束視作對(duì)原參數(shù)的"裝飾"，進(jìn)而達(dá)到動(dòng)態(tài)、可復(fù)用隨機(jī)約束的目的。

一個(gè)實(shí)例的類(lèi)圖結(jié)構(gòu)如下：

在這種結(jié)構(gòu)下，大致分為兩層：
第一層是包含隨機(jī)參數(shù)的激勵(lì)定義層，item僅包含隨機(jī)參數(shù)的聲明，不包含參數(shù)的約束內(nèi)容。constrainted_item繼承于item，不包含直接的參數(shù)約束，而是通過(guò)add_instance_cons方法，動(dòng)態(tài)的添加對(duì)隨機(jī)參數(shù)的約束。
第二層是約束實(shí)現(xiàn)層，抽象類(lèi)abstract_constraint僅包含item類(lèi)，不實(shí)現(xiàn)對(duì)tem參數(shù)的具體約束，不同的約束由可重用的子類(lèi)實(shí)現(xiàn)，即圖中的reusable_cons實(shí)現(xiàn)。

相關(guān)參考代碼如下。

隨機(jī)參數(shù)定義：

class item;
    rand int val;
endclass

class constrained_item extends item;
    `constraints_utils(item)
endclass

抽象和約束實(shí)現(xiàn)定義：

virtual class abstract_constraint #(type T = int);

  protected T object;

  function void set_object(T object);
    this.object = object;
  endfunction
endclass

class only_even_values extends abstract_constraint #(item);
    constraint c {
      object.val % 2 == 0;
    }
endclass

動(dòng)態(tài)添加約束和隨機(jī)：

initial begin
    automatic constrained_item i = new();
    automatic only_even_values only_even = new();
    i.add_instance_constraint(only_even);

    repeat (100) begin
      if (!i.randomize())
        $fatal(0, "Randomization failure");
      //....
    end
end

上述的constraints_utils實(shí)現(xiàn)代碼如下：

`define constraints_utils(TYPE) 
...
  local rand constraints::abstract_constraint #(TYPE) instance_constraints[$]; 
  function void add_instance_constraint(constraints::abstract_constraint #(TYPE) c); 
    constraints::abstract_constraint #(TYPE) c_copy = new c; 
    c_copy.set_object(this); 
    instance_constraints.push_back(c_copy); 
  endfunction 
...

可以看到，constrained_item內(nèi)部包含了一個(gè)rand類(lèi)型的instance_constraints隊(duì)列，用于存儲(chǔ)分離約束的句柄。同時(shí)only_even_values內(nèi)也包含了指向constrained_item的句柄。當(dāng)constrained_item進(jìn)行randomize時(shí)，instance_constraints隊(duì)列也會(huì)隨機(jī)，在only_even_values內(nèi)完成對(duì)constrained_item的參數(shù)約束。

審核編輯：劉清