以太坊智能合约学习笔记（二）

在上一篇文章中，我们通过一个实例了解了一个以太坊智能合约的基本结构、语法与一些概念，接下来我们将对其进行补充。


Gas：

当你激活一个智能合约的时候，你在要求整个网络内的每个矿工个体分别执行里面的运算。这会花费他们的时间和精力，Gas是你为这项服务向矿工们支付的机制。报酬是小额的以太币，想要运行智能合约的人的需要支付报酬来使合约工作。让智能合约花费Gas/以太币/钱可以防止人们随意激活合约，解决了垃圾交易以及相关问题，如果运行智能合约免费，此类问题会发生。 ​

那么为什么不用ether直接支付费用呢，举个例子：现在执行一条语句需要0.0001ether，此后这个语句的调用一直保持0.0001ether，那么当之后ether涨了1000倍以后，执行成本就增加了1000倍，这就很不合理。现在我们就用gas这个概念把函数调用的消耗与ETH本身的价值相互结藕。我们此时再引入Gas price这个概念，付款款项（单位以太币）＝ Gas数量（单位Gas） x Gas price（单位以太币／Gas） 智能合约越复杂（计算步骤的数量和类型，占用的内存等），用来完成运行就需要越多Gas。

另外，任何特定的合约所需的运行合约的Gas数量是固定的，由合约的复杂度决定，而Gas价格由想运行合约的人规定，在他们提交运行合约请求的时候（有点类似于比特币的交易费）。每个矿工会根据Gas的价格的高低来决定他们是否想作为区块的一部分去运行此合约。如果你希望矿工运行你的合约，你最好提供高一点的Gas价格。

在某种程度是这是一场基于合约运行有多愿意付费驱动下的竞价。


如果你已经用remix测试过上一篇文中的合约，那么你就会发现Gas cost分为transaction cost和execution cost，如下图。


那么这两种cost以什么区别呢？

Execution cost包括存储全局变量以及方法调用相关的运行环境的开销。同一个函数，每次调用时的execution cost有可能是不同的。（比如全局变量发生了变化导致）

而transaction cost和编译后的合约代码长度相关，也和execution cost相关。同一个合约，每次执行时transaction cost - execution cost的值应该是不变的。

详情可以参见以太坊黄皮书附录G，以及这个链接：https://ethereum.stackexchange.com/questions/5812/what-is-the-difference-between-transaction-cost-and-execution-cost-in-browser-so




Contract调用时的Gas的支付方是谁？

Gas是由一开始发起transaction的地址进行支付。详细可以参http://ethfans.org/posts/797


solidity类型系统：

solidity是一个静态类型系统，也就是每个变量是什么类型的都要声明，这与C/C++类似，而与Python有所不同。


数据类型：

bool：false / true

操作符：! , && , || , == , !=

uint / int：无符整型、有符整型

操作符：

  • 比较：<= , < , == , >= , >
  • 位计算：& , | , ^ , ~
  • 计算：+ , - , * , / , % , **

注意：solidity中没有浮点数，只有定点数，但是即使是定点数，在solidity目前版本的编译器中也是不支持的。


address：以太坊账户地址，是solidity中一种原生的比较复杂的类型(类比python中的dictionary、list)其中地址又可以分为两种类型：

普通账户：仅存储ETH的账户。

合约账户：既存储ETH，同时也有可以运行的代码，即智能合约。这些智能合约可以通过一个交易发送ETH的到账户里。一旦智能合约被上传，它就在那里等待被激活。

以太坊的地址是20字节的十六进制的bigNumber，范围在2^256以内，可以通过一下函数监测是否有效。

address x = 0xca35b7d915458ef540ade6068dfe2f4438fa733c;
function isValidAddress (address) {
    return /^0x[0-9a-fA-F]{40}$/.test(address);
}

isValidAddress(x);

address的成员变量与函数：

  • address.balance：地址余额，单位 Wei。balance 的值是 read only 的，调用 payable 函数入账，调用 address.transfer() 等出账，以太坊自动计算新的余额。
  • address.transfer(uint256 value) ：给 address 转账 value(Wei)，且调用异常会抛出。实践中转钱推荐使用transfer。
  • address.send(value)：和 transfer 类似，但调用后的异常将不会被返回，只会返回一个布尔值。
  • address.call, address.callcode, address.delegatecall：用于智能合约之间调用彼此的函数。




全局变量：

ETHER单位：1 wei就等于integer中的1，其余类似快捷方式，当我们不想写1后面有18个0的时候写成1 ether就可以了。所以1 ether仍然代表一个数字而不代表钱。

  • wei == 1
  • szabo == 10^12 wei
  • finney == 10^15 wei
  • ether == 10^18 wei


时间单位：1 seconds 代表数字 1，而不是时间的单位。与上面的ETHER类似，为了起到方便的作用。

  • 1 seconds == 1
  • 1 minutes == 60 seconds
  • 1 hours == 60 minutes
  • 1 days == 24 hours
  • 1 weeks == 7 days
  • 1 years == 365 days

block：块，类比一下的话，block比较类似于singleton，它在整个程序中是唯一的，所有人都可以access。还可以类比为静态变量，它有自己的函数、方法、成员变量。

  • block.blockhash(uint blockNumber) returns (bytes32): 传入 blockNumber，返回块的哈希值。
  • block.coinbase (address): 挖到当前块矿工的地址
  • block.difficulty (uint): 当前块的难度
  • block.gaslimit (uint): 目前block总的最多的gas是多少
  • block.number (uint): 当前块是第几个
  • block.timestamp (uint): 当前块创建的时间戳，传进来的unit是unix timestamp的基准(从1970-01-01开始)
  • now (uint): block.timestamp 的快捷方式


msg: 多用于当执行某一个函数的时候，这个函数的内部想要知道调用函数的数据信息。

  • msg.data (bytes): 包括函数名字等一些raw的信息，一些没有经过parse的信息
  • msg.gas (uint): 函数调用方携带的 gas到这个函数调用的call里面
  • msg.sender (address): 函数调用方的地址
  • msg.sig (bytes4): 整个 msg.data 的前 4 个 byte
  • msg.value (uint): 函数调用方携带的 gas，以 wei 为单位计价。



补充：

constant关键字：

在目前的版本中，constant可以修饰变量和函数，但是在修饰函数时，是完全没有效果的，只能起到视觉上的警示，编译器并不会对函数是否改变成员变量做任何检查。尤其是在合作编程时，一定要注意这一点。可用以下例子测试：

pragma solidity ^0.4.0
contract simpleStorage(){
    uint storedData;

    function set(uint x) {
        storedData = x;
    }
    
    function get() constant returns (uint) {
        storedData = 1;
        return storedData;
    }
}

被动调用的编程模式：

具体来说就是，在ethereum中调用一个函数，这个函数一定是执行完成的，而不会等待一段时间之后自发再去进行一系列操作，一定是每一个函数都在一个区块中就完成了。因此原生定时器在ethereum是无法实现的，想要实现只能通过一些外部的服务。

因此在上一篇文章中，我们无法用原生定时器实现工资的个按时发放，要实现给员工发工资的功能就要把一个智能合约作为一个中介，这就是在区块链上一个很常见的设计范式。


调用节省gas的小技巧：

  1. 在调用自己合约中的函数时，可以用reference调用，形如this.func()，但是最后把this去掉。因为this这种调用，在evm底层中是通过message实现的，这种情况下代价比较高，需要支付高昂的gas费用。用非this调用的话，是evm上的一个jump操作，这种方式的gas就会低很多。
  2. 尽量避免重复的语句，因为ethereum编译器比较低级，并不会把相同的语句只编译一次放到栈上，而它的每一个语句都是花费真金白银的，所以一定要注意节省gas。


变量的作用域：

与Javascript很像，和C++，JAVA不同。只要在函数中定义了局部变量，作用域为整个函数。比如，在if内定义一个变量，在if内肯定有效，但在if外面也有效。


调试小技巧：

变量可以设置为public，这样在部署以后会有一个同名变量的按钮可以调用查看变量属性。

例如我将上一篇文章的代码中的owner加上public修饰：


另外remix下半部的debug按钮或者右边栏的debugger选项都可以帮助我们进行debug。


参考资料：

第一课问题整理






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