1. 翻车现场
比如某个场景中我们希望用for循环和fork嵌套开辟循环的线程,打印出10个选美者的编号和等级,代码很可能是这样实现的:
for (int i=0 ; i<10; i++) beginfork$display(“No%0d,My face_grade is %0d”, i ,i );join_none
end
然而实际的结果是什么呢?
No10, My face_grade is 10
No10, My face_grade is 10
No10, My face_grade is 10
No10, My face_grade is 10
No10, My face_grade is 10
No10, My face_grade is 10
No10, My face_grade is 10
No10, My face_grade is 10
No10, My face_grade is 10
No10, My face_grade is 10
明明是0-9的循环,却打印出了10个10的结果
2. for循环原理
看下这段代码:
int apple_num;
for (apple_num=0 ; apple_num<10; apple_num++); $display(“i have %0d apples”, apple_num );
这个代码打印出来的是:i have 10 apples
这个代码,for循环是执行的一个空语句,for结束后才进行打印循环因子。让不注重细节的伙伴们再认识下for,for在最后执行完成他的值是还要再走apple_num++的,正是因为加到了10,才不满足apple_num<10的条件不再进行循环下去了。
那么再回过头看刚刚的代码,我们知道了10是for循环执行玩了之后循环因子i的值。也就是说:for循环的时候依次创建了10个进程,然后等for循环结束后,才并行执行10个fork进程。因为fork-join_none,for全部循环完了以后, 10个$display(“No%0d,My face_grade is %0d”, i ,i ); 才并行的执行完!!在打印的时候得到的i值就是最后的10了。换句话理解:这10个并行的$display里面的i其实是同一个int i,i++是会改变它的。
3. 解决办法
可以通过automatic变量来解决这个问题:
for (int i=0 ; i<10; i++) beginfork begin automatic int j=i; $display(“No%0d,My face_grade is %0d”, j ,j ); endjoin_none
end
它的输出这是我们期望的:
No1, My face_grade is 1
No2, My face_grade is 2
No3, My face_grade is 3
No4, My face_grade is 4
No5, My face_grade is 5
No6, My face_grade is 6
No7, My face_grade is 7
No8, My face_grade is 8
No9, My face_grade is 9
No10, My face_grade is 10
是什么原理呢?我们加了一个automatic int j=i,把i给j,我们打印j。此处automatic类型,意味着进入fork进程被创建,结束被撤销。保证了10个并行的display语句,每个进程中的j是它自己的,是独一无二的。
那么只要有这个automatic就一定能实现吗?其实也不是,我们可以把这段代码理解为两个过程:“创建进程”、“执行进程”。创建进程的时候会创建10个并行的进程,然后统一执行。
这句神奇的automatic int j=i;偏偏就是在创建进程的过程中就执行了,假如我们加入了#0的延时或是先声明automatic j然后赋值j=i,输出也依然会全是10!
for (int i=0 ; i<10; i++) beginfork #0; begin automatic int j=i; $display(“No%0d,My face_grade is %0d”, j ,j ); endjoin_none
end
看来最关键的问题还在于执行顺序,那么我们只需要记住最简单的处理方式就是:用一个automatic int j=i 转一下,一定要在fork的一开始定义,并且赋值。
另:SystemVerilog书中第7章的自动变量中也探讨了相同的问题,可以学习参考。