015：合約結(jié)構(gòu)|《ETH原理與智能合約開發(fā)》筆記

待字閨中開發(fā)了一門區(qū)塊鏈方面的課程：《深入淺出ETH原理與智能合約開發(fā)》，馬良老師講授。此簡書文集記錄我的學(xué)習(xí)筆記。

課程共8節(jié)課。其中，前四課講ETH原理，后四課講智能合約。
第五課分為三部分：

  1. Dapp用例
  2. 合約結(jié)構(gòu)
  3. Solidity語法

這篇文章是第五課第二部分的學(xué)習(xí)筆記：合約結(jié)構(gòu) 。

這節(jié)課主要講解了智能合約結(jié)構(gòu)、ERC20、ERC721規(guī)范。

1、智能合約結(jié)構(gòu)

1.1 智能合約的結(jié)構(gòu)

智能合約的源代碼由以下7個部分組成。

  1. 版本聲明
    在以太坊的solidity編程語言中，各個大版本之間不具有兼容性，所以需要在開頭聲明版本號。不能在之前或之后的版本中運行，如pragma solidity ^0.4.x，不能在0.3或0.5的系統(tǒng)中運行。

  2. 包含其它代碼文件：import
    可以引入其它文件或者庫。

  3. 合約的定義
    使用關(guān)鍵字contract，后面跟上合約的名字。contract 合約名

  4. 存儲狀態(tài)變量
    這部分內(nèi)容需要存儲在Storage Root中。（第3課）

  5. 構(gòu)造函數(shù)
    它是一類很特殊的函數(shù)，它在合約被創(chuàng)建的交易中被執(zhí)行一次，函數(shù)名需要與合約名相同。（與C++的構(gòu)造函數(shù)類似）

  6. 調(diào)用接口函數(shù)
    提供給其它賬戶調(diào)用。

  7. 事件
    用于記錄關(guān)鍵這個步驟與信息。

1.2 智能合約的ABI

開發(fā) DApp 時要調(diào)用在區(qū)塊鏈上的 Ethereum 智能合約，就需要智能合約的 ABI。ABI（Application Binary Interface）主要是規(guī)范外部賬戶與合約之間二進(jìn)制數(shù)據(jù)的編碼規(guī)范。

要調(diào)用一個合約特定的接口，首先要有合約的地址。在這個合約眾多的接口中，怎么找到需要調(diào)用的那一個，這就要用到函數(shù)簽名。函數(shù)的簽名由函數(shù)名與所有參數(shù)類型組成(返回值類型不算在內(nèi))，編碼的前四個字節(jié)是函數(shù)簽名的Keccak256 單向散列值的前四字節(jié)。如：function baz(uint32 x, bool y)這個函數(shù)，其編碼的前四個字節(jié)是baz(uint32,bool)經(jīng)過Keccak256計算后，再取前四個字節(jié)0xcdcd77c0。從第五字節(jié)開始對輸入的實際調(diào)用參數(shù)進(jìn)行編碼，并補(bǔ)齊32字節(jié)。比如例子中的x, y分別取值0x88，0x1，補(bǔ)齊32字節(jié)。

1.3 通過 remix 介紹合約結(jié)構(gòu)

1.3.1 一個小例子

打開remix網(wǎng)站，自帶一個例子程序。→Remix

remix中的合約例子

此外，老師的例子開頭處，比我的多了兩行，導(dǎo)入其它文件。分別是導(dǎo)入github上的文件，和導(dǎo)入本地的文件。

import "github.com/ethereum/dapp-bin/library/iterable-mapping.sol";
import "./test.sol";

1.3.2 solidity中的注釋

有三種。
/*注釋*/，類似于C語言中的注釋；
//注釋，類似于C++中的注釋；
///注釋，也可以三個斜杠，主要用于函數(shù)前，說明函數(shù)作用。

1.3.3 remix的使用

remix是一個強(qiáng)大的IDE（Integrated Development Environment ，集成開發(fā)環(huán)境）。

中間是代碼區(qū)，右邊有六個表單。

  1. Compile
    編譯，可以設(shè)置為自動編譯，修改后自動執(zhí)行。

Detail按鈕可以查看該程序的詳細(xì)信息。點開彈出。其中，METADATA是該程序的元數(shù)據(jù)，含有編譯器的版本，和其它的一些數(shù)據(jù)等。這里關(guān)注一下ABI數(shù)據(jù)。它是關(guān)于接口的，點開具體的接口，可以看到接口的名字，輸入和輸出等。

  1. Run
    運行代碼。

它提供了三種運行環(huán)境，自己練習(xí)可以選用JavaScript VM，在本地運行，速度快。它自動提供了5個賬號，每個都含有100ETH。Gas limit是發(fā)起合約的Gas上限；Value是發(fā)送以太幣到一個合約時發(fā)送的數(shù)量。

Deploy布署一個合約。代碼區(qū)的下面，有控制臺可以看到合約執(zhí)行情況。

  1. Settings
    設(shè)置。主要是設(shè)置編譯器的版本。

  2. Analysis
    分析。主要是一些安全性的分析，比如Gas的數(shù)量，使用情況；還有一些雜項。

  3. Debugger
    調(diào)試。后面在具體的例子中再介紹。

  4. Support

2、ERC 20 規(guī)范

前面介紹的DApp例子中，大部分使用了ERC 20 規(guī)范。
官方文檔：ERC20規(guī)范

這個規(guī)范有六個接口是強(qiáng)制必須實施的。

  1. totalSupply()總的供給量
  2. balanceOf(address tokenOwner)查詢某一地址的余額
  3. approve(address spender, uint tokens) 代幣擁有者授權(quán)某地址，可以在未來多次從擁有者的賬戶使用代幣。它有一點安全問題，即授權(quán)數(shù)量要改變時，需要先改為零，再改為更改的值。
  4. allowance(address tokenOwner,address spender)查詢操作，查詢一個代幣的擁有者，還可以允許支出者花費多少代幣。這個跟前面的approve有關(guān)。
  5. transferFrom(address from, address to,uint tokens) 授權(quán)的地址從擁有者那里花費代幣，也和approve結(jié)合使用?；ㄙM的數(shù)量要小于授權(quán)的數(shù)量，如果大于則失??；地址輸入錯誤，也會失敗。
  6. transfer(address to, uint tokens) 轉(zhuǎn)移代幣，把自己的代幣移給目標(biāo)地址。

還有三個可選操作。name() , symbol(), decimals()，分別是名稱，符號，可以分割的程度，如18，1ETH可以分割為10^18份。

還有兩個事件。event Transfer(address from, address to, uint256 value)，event Approval(address owner, address spender, uint256 value)，分別是記錄Transfer和Approval的操作。

ERC20本質(zhì)說明

說明一下ERC20規(guī)范的本質(zhì)。它其實是維護(hù)了兩張表。

一張是每個地址對應(yīng)了多少代幣，如左圖。所有余額加起來就是總的供給量。轉(zhuǎn)移代幣是把一個地址的余額減少一定的數(shù)值，另一個地址增加相應(yīng)的數(shù)值。查詢余額就是從這張表中查詢。

另一張表是如右圖的樣子，包含了許可的賬戶及許可額。再說明一下許可（Approval）的意義。假如合約A調(diào)用合約B，如果在調(diào)用前直接把代幣打到B，B收到幣后會有不執(zhí)行合約的風(fēng)險，因此不能先直接給B轉(zhuǎn)移代幣。ERC20的做法是分為兩步，先授權(quán)B一定額度的代幣，B執(zhí)行時，從A那里支取代幣。因為額度預(yù)先分配了，所以轉(zhuǎn)移會成功。

3、ERC 721 規(guī)范

官方文檔：ERC721規(guī)范

ERC 20 和ERC 721 的不同，可以做一個類比。ERC 20 可以類比為現(xiàn)實中的錢幣，你的5塊錢和我的5塊錢是等價的，沒有什么不同。我們的錢還都可以再細(xì)分。而ERC 721，主要是用在游戲中的道具，比如以太坊中的加密貓游戲，你的貓和我的貓是不一樣的。我們的貓也不能分割為半只貓。每只貓都有不同的特性，是非同質(zhì)的。

在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上，其本質(zhì)與ERC 20 沒有太大的區(qū)別，也是維護(hù)兩張表。具體內(nèi)容如下。

  1. balanceOf(address tokenOwner) 一個地址下的余額；
  2. ownerOf(uint256 tokenId) 從一個ID查詢其主人是誰；
  3. safeTransferFrom(address from, address to, uint256 tokenId, bytes data) 轉(zhuǎn)換操作，把代幣轉(zhuǎn)移到合約；
  4. safeTransferFrom(address from, address to, uint256 tokenId) 轉(zhuǎn)換操作，把代幣轉(zhuǎn)移到地址；
  5. transferFrom(address from, address to, uint256 tokenId) 傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)移方式；

3、4和5兩種方式的區(qū)別，5不檢查接收者是否為一個合約地址，而3和4會檢查接收者是否為合約地址，還會校驗地址。

  1. approve(address approved, uint256 tokenId) 授權(quán)某一地址一定的代幣；

  2. METADATA (Name, SYM, URI) 元數(shù)據(jù)：名稱，符號，超鏈接。鏈接可以指向一張圖片，如加密貓的外觀圖。

  3. setApprovalForAll(address operator, bool approved) external; 允許一個地址完全控制自己的代幣；

  4. getApproved(uint256 tokenId) 查詢哪個賬戶有一個ID的許可權(quán)；

  5. isApprovedForAll(address owner, address operator) 查詢一個地址是否擁有一個地址所有的操作權(quán)。

還有三個事件，對應(yīng)操作發(fā)生時負(fù)責(zé)記錄下日志。

  1. event Transfer(address indexed from, address indexed to, uint256 tokenId)
  2. event Approval(address owner, address _approved, uint256 _tokenId)
  3. evnet ApprovalForAll(address owner, address operator, bool approved)

總結(jié)一下，這節(jié)課主要介紹了智能合約結(jié)構(gòu)、ERC20、ERC721規(guī)范，還簡要介紹了Remix的使用。

不足之處，請批評指正，感謝。

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