在SystemVerilog中，我們知道可以使用動態數組實現數組元素個數的動態分配，即隨用隨分，其中元素在數組中的索引是連續的，但是如果要實現數組元素訪問時不采用連續索引的話，采用動態數組和定寬數組就不是很合適，容易造成空間的浪費，為此在SystemVerilog中引入了關聯數組（Associative Array），實現了一種查找表，該查找表的索引可以根據用戶需要指定，不限于整形，其內存空間直到使用時才會分配，即只針對寫入的元素分配存儲空間，其使用方式類似于Perl等其他語言中的哈希結構。

關聯數組與其他數組表面上的不同主要體現在數組的索引上，非關聯數組的索引一般都是整型變量，而關聯數組的索引可以是任何的數據類型。

下面我們將通過示例說明關聯數組是如何定義和常用的方法如何使用。

1 關聯數組的聲明格式

關聯數組采用在方括號中放置數據類型的形式來進行聲明，其格式如下：

data_type array_name [index_type];

其中

data_type :指定的是數組成員數據類型，可以是定寬數組允許的任何類型；

array_name：指定關聯數組的名字，符合標識符命名規則，當然每個公司命名規范可能不一樣；

index_type：關聯數組索引的數據類型，如果指定了索引數據類型，那么對于數組元素訪問時索引就必須要匹配指定的索引數據類型。同時索引的類型也可以使用通配符，此時對于同一數組中元素索引時，索引的數據類型就可以不一樣；

下面主要針對不同的index_type和關聯數組中常用到的方法進行示例說明。

2 關聯數組不同的索引類型

2.1 index_type為string

【示例】

【仿真結果】

示例中定義了兩個數組，arr1數組的索引類型為string，數組中每個元素的類型為int，再給arr1初始化時，通過“鍵：值對”實現對應元素的初始化，arr1[First]的值為’hAB，arr2[Second]的值為’hCD，在訪問arr1中的元素時，也可以如示例中通過索引“First”和“Second”來訪問。通過該示例，對于關聯數組中特定索引元素的空間分配賦值可以通過’{index:value} 方式實現。

2.2 index_type為class

【示例】

【仿真結果】

示例中，聲明的關聯數組arr的索引類型為packet（class），packet聲明了三個句柄，pkt1和pkt2都指向了創建的對象，pkt3為空句柄null，通過數組名.[句柄]的方式實現了對于特定句柄作為索引的數組元素的賦值操作。示例中，通過foreach遍歷數組中所有元素，通過仿真結果可以看到其中所有的賦值操作都賦值成功。這里有一點需要注意，盡管句柄pkt3為null，對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pkt4空句柄，并且在“arr[pkt3] = ‘hC”之后給arr[pkt4]賦值為”’hD”，那么對arr[pkt3]中的值將會被覆蓋掉，這是因為pkt3和pkt4的值相同都是null，所以后續如果進行對數組的遍歷訪問操作，訪問的結果還是只能訪問到三個元素，而不是四個，即對于索引類型為class的關聯數組，關聯數組的索引句柄可以為null，且所有句柄值為null的數組元素指向同一個值。同時通過示例注意到，關聯數組中元素在使用foreach進行遍歷時，并不是按照數組元素初始化的順序進行輸出的，而是根據索引類型排列相對順序的。

2.3 index_type不能為4值邏輯變量

【示例】

【仿真結果】

示例中，L4_type為自定義的兩位logic類型，因為logic具有（0、1、x、z四種），數組arr的索引類型使用的就是L4_type，在給數組中元素進行初始化時，使用“2’hx”和“2’hz”作為索引，此時進行仿真時會產生提示信息（不同仿真工具產生的信息級別不同），通過foreach遍歷數組，數組中并不包含對于索引為“2’hx”和“2’hz”的數組元素，即關聯數組的數組索引不能為“x”和“z”。

2.4 index_type為*

如果index_type沒有指定類型，而是使用通配符“*”時，雖然貌似通配符可以匹配任何類型，但是在SystemVerilog中，此時的“通配符*”只能匹配任何的integral數據類型（參見IEEE1800-2017 6.11），對于其他非integral類型不能用于匹配！

【示例】

【仿真結果】

示例中，關聯數組arr聲明索引類型時使用了“*”，在initial塊中，將句柄pkt作為數組的索引進行賦值操作。對上述代碼編譯時仿真器報錯，這主要是因為class不屬于SystemVerilog中定義的integral類型。那么index_type為“*”的關聯數組中索引的類型是不是必須要一致呢？看下例。

【示例】

【仿真結果】

示例中，關聯數組arr在聲明時index_type為“*”，并且在通過不同類型的索引對數組arr中相應元素進行了賦值操作，并且將這些元素通過不同類型的索引都打印了出了。雖然這些索引的類型不同，但是這些類型有一個共同點都屬于SystemVerilog中的integral類型，可見關聯數組的索引如果為“*”的話，在通過不同類型索引給數組元素賦值時，這些索引必須都是integral類型。

其實從一個側面可以體會到，SystemVerilog中所有的integral類型在某種程度上可以相互轉換，類似于C語言中的不同數據類型之間的自動轉換一樣。另外，可能有人會問，為什么對于這個數組打印消息是不使用foreach結構呢？請看下例。

【示例】不能使用foreach結構

【仿真結果】

示例中，關聯數組arr聲明時其中index_type使用了“*”，然后給arr中相關元素通過不同的索引類型進行了賦值初始化操作，最后企圖使用foreach遍歷arr時報錯，正如報錯信息顯示，當關聯數組聲明時索引為“*”，那么該數組不能使用使用foreach對該數組進行遍歷。

3 關聯數組常用方法

關聯數組中在使用時常會使用一些內建的方法，這些常用的方法如下表所示，

那么，關聯數組的這些方法如何使用呢？下面通過示例了解下。

【示例】num(),exists(),delete(index)

【仿真結果】

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

當通過“數組名.delete(索引號)”的方式可以刪除數組中指定索引號的數組元素，示例中通過arr.delete(1)刪除了數組中索引號為“1”的元素后，再次調用arr.exists(1)檢查數組中是否還存在索引號為“1”的元素，通過仿真結果可以看到，數組中索引號為“1”的元素已經被刪除。

這里需要注意，示例中使用的三個方法的格式分別是：“數組名.num()”、“數組名.exists(索引號)”和“數組名.delete(索引序號)”，其中delete后也可以不帶索引號，此時將會將整個數組“清空”！另外，在使用時一定要注意，關聯數組如果不對其進行任何有效寫入時，數組的大小時為0。、，即關聯數組在使用之前是不會耗費存儲空間的。

【示例】first(),next()

【仿真結果】

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

通過for循環對數組進行初始化，之后再次“arr.first(temp)”，因為數組中有元素，所以first()方法返回非零，同時將初始化后數組中第一個(最小)索引賦值給temp。

然后通過“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，則將下一項的索引賦給索引變量temp，因為給定的temp此時值為0，所以next()方法調用后，將數組下一個元素的索引賦給了變量temp，所以仿真結果此時輸出temp值變為了1.示例的最后do...while()循環將first()和next()配合使用，有效地遍歷數組。

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

【示例】

【仿真結果】

示例中，在initial過程塊中，首先通過for循環對數組進行初始化，之后執行“arr.last(temp)”，因為數組中有元素，所以last()方法返回非零，同時將初始化后數組中最后(最大)索引賦值給temp。

然后通過“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，則將上一項的索引賦給索引變量temp，因為調用last(temp)方法后給temp的值為3，所以prev()方法調用后，將數組上一個元素的索引賦給了變量temp，所以仿真結果此時輸出索引為temp的數組元素的值輸出.示例的最后將last()和prev()配合使用可以有效地遍歷數組。

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

上述first()、next()、last()和prev()這些方法在使用的時候一定要注意，如果關聯數組索引類型為“*”的話，這些方法不能使用。

審核編輯：劉清