SystemVerilog中队列的越界访问

SystemVerilog中队列的当前大小可以通过size()函数获得，队列中元素的个数也可以通过队列中最大索引值和最小索引值获得，在使用队列时，我们经常用SystemVerilog提供的各种方法对队列进行访问，但队列同样也支持通过索引的方式进行访问，并且这种方式也会被经常用到，这个时候就有可能出现访问队列时，索引值大于队列的大小范围，产生队列越界访问的情况，从而可能获得不期望的结果。为此，本文通过示例说明通过索引访问队列产生的一些异常情况，队列正常访问操作可参见《SystemVerilog中有界无界的队列》一文。

1 开始索引等于结束索引

【示例】

【仿真结果】

示例中，将q_data[5:5]放在了q_data队列的尾部，然后将队列输出可见q_data[5:5]的值为’h6，然后在$display语句中将队列的尾部元素弹出，相当于把刚才压入队列尾部的元素取出，并且通过结果可以看到取出的值就是刚才压入的’h6。然后再将q_data[5]放在了q_data队列的尾部并且打印出来，可以看到其结果与将q_data[5:5]压入队列一致。其实这是因为在队列或者数组中，如果通过索引访问其中某个元素，当开始索引与结束索引一致时，此时引用该数组元素时可仅使用开始索引或者结束索引之一即可，即arr[n:n] =arr[n]。

2 开始索引大于结束索引

【示例】

【仿真结果】

示例中，访问队列q_data中片段q_data[4:2]，但是在这个片段索引中开始索引为4，大于结束索引2，此时获得的数组片段为空，即访问队列片段时，如果开始索引值大于结束索引值，那么获得的队列片段为空。

3 开始索引小于0

【示例】

【仿真结果】

示例中，访问队列片段q_data[(-1):2]，得到的结果是队列的前三个元素，即与q_data[0:2]相同。这说明，如果访问队列的结束索引位于队列的大小范围内，开始索引小于0，那么实际访问的效果相当于开始索引从0开始。

4 结束索引大于$

【示例】

【仿真结果】

示例中，访问队列片段q_data[4:($+1)]，得到的结果是队列的最后四个元素，即与q_data[4:$]相同。这说明，如果访问队列的开始索引位于队列大小范围内，结束索引超过队列最后一个元素，那么实际访问的效果相当于结束索引为$。

5 开始索引小于0，结束索引大于$

【示例】

【仿真结果】

示例中，访问队列片段q_data[(-1):($+1)]，得到的结果是队列的最后四个元素，即与q_data[0:$]相同。这说明，如果访问队列的开始索引和结束索引都位于队列大小范围外（开始索引值小于0，结束索引大于$），那么实际访问的效果相当于访问的是整个队列。

6 索引为不定态或者高阻态

【示例】

【仿真结果】

示例中，访问队列中元素时，索引为不定态和高阻态，此时返回的值为队列类型logic的默认值x，并没有访问到任何有效元素。这说明，如果访问队列的索引无不定态或者高阻态，那么实际访问的效果相当于访问队列中不存在的元素，返回的数据值为队列类型的默认值。

当然除了上述示例的读访问操作外，也可能存在对队列越界或者无效索引的写访问操作。如下例所示。

【示例】索引为不定态或者高阻态时进行写访问操作

【仿真结果】

示例中，对队列名为q_data，索引为’hx和’hz的元素进行写访问操作，写操作时候通过foreach将队列q_data中的所有元素输出，并输出队列的大小，发现队列的元素个数和值都没有发生变化，再对索引为’hx和’hz的元素进行读访问操作，读出的数值为队列q_data数据类型的默认值，说明前边的写操作根本就没有影响到队列本身，也并没有写入到索引为’hx和’hz的队列元素中，可见对于索引为不定态或者高阻态时进行的写访问操作会被忽略掉。

【示例】索引小于0时进行写访问操作

【仿真结果】

示例中，对队列名为q_data，索引为-1的元素进行写访问操作，写操作时候通过foreach将队列q_data中的所有元素输出，并输出队列的大小，发现队列的元素个数和值都没有发生变化，再对索引为-1的元素进行读访问操作，读出的数值为队列q_data数据类型的默认值，说明前边的写操作根本就没有影响到队列本身，也并没有写入到索引为-1的队列元素中，可见对于索引为小于0的数时进行的写访问操作会被忽略掉。

【示例】索引大于$时进行写访问操作

【仿真结果】

示例中，对队列名为q_data，索引为$+1的元素进行写访问操作，写操作时候通过foreach将队列q_data中的所有元素输出，此时对发现队列长度增加了一个元素变为了9，新增加的这个元素就是对于索引为$+1的元素进行写访问操作写入的数值，写入操作完成后，新队列的最后一个元素索引仍然为$，但是该索引相对于原队列索引就是”$+1”，相当于在队列尾部增加了一个元素，这个过程类似于下图。