Struct và union: gom field hay nhìn lại cùng một nhóm bit

Cùng tám bit có thể được đặt tên theo hai cách

Một header có tag 3 bit và length 5 bit. Nếu chỉ dùng raw[7: 0], các slice dễ bị đảo; packed struct đặt tên cho hai vùng. Packed union cho phép cùng tám bit được nhìn dưới dạng raw hoặc header. Nó không lưu hai bản dữ liệu rồi đồng bộ chúng bằng phép gán.

Member đầu là vùng significant cao

header_t khai tag trước length, nên tag chiếm bits 7..5 và length chiếm 4..0. Tổng width 8. Rawff tương ứng tag 7/length 31; đổi length thành 0 giữ tag 7 và raw thànhe 0=224. Đây là thứ tự bit của packed value, không phải lời hứa về thứ tự byte khi gửi qua bus hoặc ghi file. ^[1]

Record unpacked chứa cả trường khác loại

Unpacked struct không cần biến thành một packed integral vector. Ví dụ record có string label và int count; gán record_b=record_a chép giá trị các field của ví dụ. Sau đó sửa a thànhresponse/9, b vẫnrequest/7. Nếu field là class handle thì copy handle không tự deep-copy object; trường hợp đó thuộc OOP, chưa được mô phỏng ở đây.

Union chia sẻ storage giữa các view

view_t là packed untagged union của raw 8 bit và header 8 bit. Gán raw rồi đọc header thấy ngay cách chia 3+5. Gán view.header.length đổi ngay low 5 của view.raw; upper 3 giữ nguyên. Đây là reinterpretation cùng bit, khác struct chứa thêm một raw field bên cạnh header field độc lập. ^[2]

Packed untagged union cần các member cùng width

Hai member của ví dụ cùng 8 bit. Đừng cộng 8+8 rồi gọi union 16 bit, cũng đừng đưa field 4 bit và 8 bit vào cùng packed untagged union rồi mong tự padding theo host C. Unpacked/tagged union có các luật riêng và không nằm trong claim này; phải đối chiếu LRM thay vì kéo kết luận qua mọi dạng union.

256 raw values kiểm cả đọc view và ghi field

TB dùng n/32 làm expected tag và n modulo 32 làm expected length, khác cách DUT view chia field theo declaration. Sau đó ghi length 31-r, expected raw là q*32+31-r. Cuối n 255 cho 224. Cách kiểm hai chiều giúp bắt cả field order sai lẫn trường hợp vô tình dùng hai vùng storage riêng.

Copy struct không phải alias của biến nguồn

TB giữ copy_header trước khi sửa header.tag; copy phải vẫn đúng n. Named field giúp review, nhưng vẫn cần kiểm width/sign của từng trường. Các member bit trong ví dụ đều 2-state/unsigned; không dùng kết quả đó để kết luận struct logic sẽ giữ hay làm mất X ở mọi conversion. ^[3]

Từ layout 8 bit tới record copy độc lập

Expected trước chạy: 256 values, packedwidth 8, last_union224; unpackedcopy request/count 7.

module tb_records;  typedef struct packed {bit[2:0] tag;bit[4:0] length;} header_t;  typedef union packed {bit[7:0] raw;header_t header;} view_t;  typedef struct {string label;int count;} record_t;  header_t header,copy_header;  view_t view;  record_t record_a,record_b;  int n;  initial begin    if($bits(header)!=8||$bits(view)!=8) $fatal(1,"record packed width");    for(n=0;n<256;n++) begin      header=header_t'(n);copy_header=header;      if(int'(header.tag)!=n/32||int'(header.length)!=n%32) $fatal(1,"packed layout n=%0d",n);      view.raw=8'(n);      if(view.header!==header) $fatal(1,"union raw/header n=%0d",n);      view.header.length=5'(31-(n%32));      if(int'(view.raw)!=(n/32)*32+31-(n%32)) $fatal(1,"union field does not overlap n=%0d",n);      header.tag=0;      if(int'(copy_header)!=n) $fatal(1,"struct copy shares storage n=%0d",n);    end    record_a.label="request";record_a.count=7;record_b=record_a;    record_a.label="response";record_a.count=9;    if(record_b.label!="request"||record_b.count!=7) $fatal(1,"unpacked value copy");    $display("RECORD CHECK cases=256 bits=8 last_union=224 copied_label=%s copied_count=%0d",record_b.label,record_b.count);    $finish;  endendmodule

Không claim synthesis, streaming/bitstream casts, tagged union hoặc serialization endianness từ test này. ^[4]

Tự kiểm tra

Hỏi field có storage riêng hay là một view

Dùng struct khi cần một record có nhiều field; dùng packed union khi thật sự muốn các cách diễn giải cùng bits. Vẽ ranh giới field và tính expected raw bằng số học trước khi chạy. Chỉ định riêng byte order tại biên serialization, không suy từ tên high/low.