关于后端:solidity教学快速入门

智能合约

一个存储的例子

// SPDX-License-Identifier: GPL-3.0
pragma solidity >=0.4.16 <0.9.0;

contract SimpleStorage {
    uint storedData;

    function set(uint x) public {storedData = x;}

    function get() public view returns (uint) {return storedData;}
}

第一行告诉您源代码是在 GPL 3.0 版下取得许可的。机器可读的许可证说明符在默认公布源代码的设置中十分重要。

第二行指定应用 solidity 的 0.4.16 版本或更高版本，但要小于（不包含 0.9.0）。这确保了合约不会应用新的编译版本，因为有些版本会有不同的体现。Pragmas 是编译器对于如何解决源代码的通用指令。

Solidity 意义上的合约是驻留在以太坊区块链上特定地址的代码（其性能）和数据（其状态）的汇合。该行 uint storedData；申明一个名为 storedData 的状态变量，类型为 uint（256 位无符号整数）。您能够将其视为数据库中的单个槽，您能够通过调用治理数据库的代码的函数来查问和更改它。在此示例中，合约定义了可用于批改或检索变量值的函数set 和get。

要拜访以后合约的成员（如状态变量），您通常不会增加 this. 前缀，您只需通过其名称间接拜访它。与某些其余语言不同，省略它不仅仅是款式问题，它会导致以齐全不同的形式拜访成员，但稍后会具体介绍。

一个对于货币的例子

以下合约实现了最简略的加密货币模式。该合约只容许其创建者创立新币（可能有不同的发行计划）。任何人都能够相互发送硬币，而无需应用用户名和明码进行注册，您只须要一个以太坊密钥对。

// SPDX-License-Identifier: GPL-3.0
pragma solidity ^0.8.4;

contract Coin {
    // "public" 关键字使得其余合约能够拜访
    address public minter;
    mapping(address => uint) public balances;

    // "event" 容许客户端对合约登程的事件做出反馈解决
    event Sent(address from, address to, uint amount);

    // 构造函数只在合约被创立时运行
    constructor() {minter = msg.sender;}

    // 发送肯定数量的新的货币到一个地址，只能被合约创建者调用
    function mint(address receiver, uint amount) public {require(msg.sender == minter);
        balances[receiver] += amount;
    }

    // error 容许你提供操作失败的信息，并返回给办法的调用者
    error InsufficientBalance(uint requested, uint available);

    // 发送肯定数量已存在的货币从办法调用者到一个地址
    function send(address receiver, uint amount) public {if (amount > balances[msg.sender])
            revert InsufficientBalance({
                requested: amount,
                available: balances[msg.sender]
            });

        balances[msg.sender] -= amount;
        balances[receiver] += amount;
        emit Sent(msg.sender, receiver, amount);
    }
}

这份合约引入了一些新概念，让咱们一一理解。

address public minter;申明一个地址类型的状态变量。地址类型是一个 160 位的值，不容许任何算术运算。它实用于存储合约地址，或属于内部账户的密钥对的公共局部的哈希值。

public主动生成一个容许内部合约拜访状态变量以后值的函数。没有 public 关键字，其余合约无法访问该变量。编译器生成的函数代码等价于：

function minter() external view returns (address) {return minter;}

mapping(address => uint) public balances;也会创立一个公共状态变量，然而它是一个更简单的数据类型。

映射能够看作是哈希表，它实际上是通过初始化的，因而每个可能的键从一开始就存在，并映射到一个字节示意全为零的值。

在映射的状况下，由 public 关键字创立的 getter 函数更为简单。它看起来像上面这样：

function balances(address account) external view returns (uint) {return balances[account];
}

您能够应用此性能查问单个账户的余额。

event Sent(address from, address to, uint amount);申明了一个事件，在 send 函数最初被触发。以太坊客户端（例如 web 利用）能够监听在区块链上登程的事件并且没有太多破费。一旦他被触发，监听者会接管 from、to 和amount参数，不便追踪交易。

为了监听事件，您能够应用上面这个 js 代码，这段代码应用了 web3.js 创立 Coin 合约对象，并且任何用户都能够调用 balances 函数：

Coin.Sent().watch({}, '', function(error, result) {if (!error) {
        console.log("Coin transfer:" + result.args.amount +
            "coins were sent from" + result.args.from +
            "to" + result.args.to + ".");
        console.log("Balances now:\n" +
            "Sender:" + Coin.balances.call(result.args.from) +
            "Receiver:" + Coin.balances.call(result.args.to));
    }
})

构造函数是一个非凡的函数，在合约创立过程中执行，之后无奈调用。在这种状况下，它会永恒存储创立合约的人的地址。msg 变量（还有 tx 和 block）是一个非凡的全局变量，它蕴含容许拜访区块链的属性。msg.sender 始终是以后（内部）函数调用的起源地址。

mint 函数将肯定数量的新创建的硬币发送到另一个地址。require 函数调用定义了在不满足时会滚所有更改的条件。在这个例子中，require(msg.sender == minter); 确保只有合约的创建者能力调用 mint。一般来说，创建者能够铸造任意数量的代币，但在某些时候，这会导致一种称为“溢出”的景象。请留神，因为默认的 Checked 算法，如果表达式 balances[receiver] += amount; 溢出，交易将回滚，即当 balances[receiver] + amount 在任意精度算法中大于 uint 的最大值 (2**256 - 1)。这也实用于在 send 函数中的语句 balances[receiver] += amount;。

error容许您向调用者提供错误信息。error与 revert 语句一起应用。revert 语句无条件停止并会滚所有更改，相似于 require 函数，但它还容许您提供异样的名称和提供给调用者的附加数据（并最终提供给前端应用程序或区块浏览器），这样就能够更容易地调试或响应故障。

任何人（曾经领有其中一些货币的人）都能够应用 send 性能将货币发送给其余任何人。如果发件人没有足够的货币发送，则 if 条件的计算结果为真，revert会触发操作失败，同时应用 InsufficientBalance 谬误向发送方提供谬误详细信息。

区块链根底

交易

区块链是一个寰球共享的交易数据库。这意味着每个人都能够通过参加网络来读取数据库中的条目。如果你想扭转数据库中的某些货色，你必须创立一个必须被所有其他人承受的所谓的交易。交易这个词意味着你想要做的扭转（假如你想同时扭转两个值）要么基本没有实现，要么齐全利用。此外，当您的事务利用于数据库时，没有其余事务能够更改它。

例如，假如有一个表格，其中列出了电子货币中所有账户的余额。如果申请从一个账户转移到另一个账户，数据库的交易性质确保如果从一个账户中减去金额，它总是被增加到另一个账户。如果因为某种原因，无奈将金额增加到指标账户，源账户也不会被批改。

此外，交易总是由发送者（创建者）加密签名。这使得爱护对数据库特定批改的拜访变得简单明了。在电子货币的例子中，一张简略的支票确保只有持有账户钥匙的人才能从中转账。

区块

要克服的一个次要阻碍是（用比特币术语来说）所谓的“双花攻打”：如果网络中存在两笔交易都想清空一个账户，会产生什么？只有一个交易能够是无效的，通常是第一个被承受的交易。问题是“第一”在点对点网络中并不是一个主观的术语。

对此的形象答案是您不用关怀。将为您抉择一个全局承受的交易程序，解决抵触。交易将被捆绑到所谓的“块”中，而后它们将在所有参加节点中执行和散发。如果两笔交易互相矛盾，最初排在第二位的交易将被回绝，并且不会成为区块的一部分。

这些块在工夫上造成线性序列，这就是“区块链”一词的起源。块会定期增加到链中，只管这些距离未来可能会发生变化。要取得最新信息，倡议监控网络，例如，在 Etherscan 上。

作为“程序抉择机制”（称为“开掘”）的一部分，块可能会不断被回滚，但仅限于链的“尖端”。在特定区块之上增加的区块越多，该区块被回滚的可能性就越小。因而，您的交易可能会被回滚甚至从区块链中删除，但您期待的工夫越长，这种可能性就越小。

<aside>
🥸 交易不能保障蕴含在下一个区块或任何特定的将来区块中，因为这不是由交易的提交者决定的，而是由矿工决定交易被蕴含在哪个区块中。

</aside>

EVM

以太坊虚拟机或 EVM 是以太坊中智能合约的运行时环境。它不仅是沙盒化的，而且实际上是齐全隔离的，这意味着在 EVM 内运行的代码无法访问网络、文件系统或其余过程。智能合约甚至对其余智能合约的拜访也受到限制。

账户

以太坊中有两种共享同一地址空间的账户：由公私钥对（即人类）管制的内部账户和由与账户存储在一起的代码管制的合约账户。

内部账户的地址由公钥确定，而合约的地址是在合约创立时确定的（它来自创建者地址和从该地址发送的交易数量，即所谓的“随机数”）。

无论帐户是否存储代码，EVM 都对这两种类型厚此薄彼。

每个账户都有一个长久的键值存储，将 256 位字符映射到 256 位字符，称为存储。

此外，每个账户都有以太币余额（精确地说，以“Wei”为单位，1 以太币是 10**18 wei），能够通过发送蕴含以太币的交易来批改。

交易

交易是从一个帐户发送到另一个帐户的音讯（可能雷同或为空，见下文）。它能够包含二进制数据（称为“payload”）和以太币。

如果指标帐户蕴含代码，则执行该代码并将 payload 作为输出数据提供。

如果未设置指标账户（交易没有收件人或收件人设置为空），交易将创立一个新合约。如前所述，该合约的地址不是零地址，而是从发送方及其发送的交易数量（“随机数”）派生的地址。这种合约创立交易的 payload 被视为 EVM 字节码并被执行。此执行的输入数据作为合约代码永恒存储。这意味着为了创立合约，您不发送合约的理论代码，而是发送执行时返回该代码的代码。

<aside>
🥸 在创立合约时，其代码依然是空的。因而，在其构造函数实现执行之前，您不应该回调正在构建的合约。

</aside>

Gas

创立时，每笔交易都会收取肯定数量的燃料费，必须由交易发起人 (tx.origin) 领取。在 EVM 执行交易的同时，gas 会依照特定的规定逐步耗尽。如果 gas 在任何时候用完（即它会是正数），就会触发 out-of-gas 异样，这会完结执行并回滚对以后调用帧中的状态所做的所有批改。

这种机制激励正当应用 EVM 执行工夫，并弥补 EVM 执行者（即矿工 / 质押者）的工作。因为每个区块都有最大的气体量，因而它也限度了验证区块所需的工作量。

gas price 是由交易的发起者设定的值，他必须事后向 EVM 执行者领取 gas_price * gas。如果执行后还剩下一些 gas，则将其退还给交易发起人。如果呈现回滚更改的异样，则不会退还已用完的气体。

因为 EVM 执行者能够抉择是否蕴含交易，交易发送者不能通过设置低 gas 价格来滥用零碎。

存储、内存和堆栈

以太坊虚拟机具备三个能够存储数据的区域：存储、内存和堆栈。

每个账户都有一个称为存储（storage）的数据区域，它在函数调用和交易之间是长久的。storage是一种键值存储，将 256 位字符映射到 256 位字符。无奈从合约中枚举存储，读取老本绝对较高，初始化和批改存储的老本更高。因为这种老本，您应该将长久存储中存储的内容最小化为合约运行所需的内容。在合约内部存储派生计算、缓存和聚合等数据。合约既不能读取也不能写入除它本人之外的任何storage。

第二个数据区域称为内存（memory），合约为每个音讯调用获取一个实例。内存是线性的，能够在字节级别寻址，但读取宽度限度为 256 位，而写入宽度能够是 8 位或 256 位。当拜访（读取或写入）以前未涉及的内存字（即字内的任何偏移量）时，内存会扩大一个字（256 位）。扩建时，必须领取 gas 费用。内存越大，老本就越高（它以二次形式扩大）。

EVM 不是寄存器机而是堆栈机，所以所有的计算都在称为堆栈的数据区域上进行。它的最大大小为 1024 个元素，蕴含 256 位的字。通过以下形式，对堆栈的拜访仅限于顶端：能够将最顶端的 16 个元素之一复制到堆栈的顶部，或者将最顶端的元素与其下方的 16 个元素之一替换。所有其余操作从堆栈中取出最顶层的两个（或一个或多个，取决于操作）元素并将后果压入堆栈。当然，能够将堆栈元素挪动到存储或内存中，以便更深刻地拜访堆栈，但如果不先移除堆栈顶部，就不可能拜访堆栈中更深层的任意元素。

指令集

EVM 的指令集放弃最小化，以防止可能导致共识问题的不正确或不统一的实现。所有指令都能够对根本数据类型、256 位字或内存片（或其余字节数组）进行操作。罕用的算术、位、逻辑和比拟操作都存在。此外，合约能够拜访以后区块的相干属性，例如其编号和工夫戳。

音讯调用

合约能够调用其余合约或通过音讯调用的形式向非合约账户发送以太币。音讯调用相似于交易，因为它们有源、指标、数据无效负载、以太币、gas 和返回数据。事实上，每个交易都蕴含一个顶级音讯调用，而该音讯调用又能够创立进一步的音讯调用。

合约能够决定应通过内部消息调用发送多少残余气体，以及要保留多少。如果在外部调用中产生 out-of-gas 异样（或任何其余异样），这将通过放入堆栈的谬误值发出信号。在这种状况下，只有随调用一起发送的气体用完了。在 Solidity 中，调用合约在这种状况下默认会导致手动异样，因而异样会“冒泡”调用堆栈。

如前所述，被调用的合约（能够与调用者雷同）将收到一个可革除的内存实例，并能够拜访调用 payload——这将在一个称为 calldata 的独自区域中提供。执行实现后，它能够返回数据，这些数据将存储在调用者事后调配的调用者内存中的某个地位。所有此类调用都是齐全同步的。

调用深度限度为 1024，这意味着对于更简单的操作，循环应该优先于递归调用。此外，在音讯调用中只能转发 63/64 的气体，这导致理论深度限度略小于 1000。

委托调用和库

https://learnblockchain.cn/article/4310

合约能够在运行时从不同的地址动静加载代码。存储、以后地址和余额依然参考调用合约，只是代码取自被调用地址。

这使得在 Solidity 中实现“库”性能成为可能：可重用的库代码可利用于合约的存储，例如 为了实现简单的数据结构。

日志

能够将数据存储在一个专门索引的数据结构中，该构造始终映射到块级别。Solidity 应用这个称为日志的性能来实现事件。合约创立后无法访问日志数据，但能够从区块链内部无效地拜访它们。因为局部日志数据存储在布隆过滤器中，因而能够以高效且加密平安的形式搜寻此数据，因而不下载整个区块链的网络对等点（所谓的“轻客户端”）依然能够 找到这些日志。

创立合约

合约甚至能够应用非凡的操作码创立其余合约（即它们不像交易那样简略地调用零地址）。这些创立调用和一般音讯调用之间的惟一区别是有效载荷数据被执行，后果存储为代码，调用者 / 创建者在堆栈上接管新合约的地址。

停用和自毁

从区块链中删除代码的惟一办法是当该地址的合约执行 selfdestruct 操作时。存储在该地址的残余 Ether 被发送到指定的指标，而后存储和代码从状态中删除。实践上移除合约听起来是个好主见，但它有潜在的危险，就如同有人向移除的合约发送以太币，以太币就永远失落了。

如果你想停用你的合约，你应该通过更改一些导致所有性能复原的外部状态来禁用它们。这使得无奈应用合约，然而它会立刻返回 Ether。

预编译合约

https://fisco-bcos-documentation.readthedocs.io/zh_CN/latest/docs/design/virtual_machine/precompiled.html

本文由 mdnice 多平台公布