以太坊智能合约学习笔记(一)

智能合约可以简单的理解为一段可执行的程序片段，具体的代码经过 Solidity 编写之后，发布到区块链上。而以太坊的智能合约也可以理解为一个特殊的交易（包括可执行代码的），被发送出去后会被矿工打包记录在某一个区块中，当需要调用这个智能合约的方法时只需要向这个智能合约的地址发送一笔交易即可。 因为触发的条件和打钱地址都已经被编写在代码里，存储在区块链上，所以可以最大程度的排除人为因素的干扰。

合约的基本结构

程序版本(Version Pragma)：Solidity 大多都是开源的程序，在代码中加上程序版本是为了方便社区合作。描述程序版本的规则和 npm 的一样。

pragma solidity ^0.4.19;

合同(contract)声明：合同类似于面向对象语言中的类(Class)。

contract SimpleStorage {

}

状态变量(State variable)声明：状态变量是永久存储在合同存储中的值。

contract SimpleStorage {
    uint storedData; // State variable
}

函数(function)声明：函数是合约内代码的可执行单元。

contract SimpleStorage {
    function simpleFn() {
    }
}

• 返回一个或多个参数
• 直接赋值返回的命名参数

// 返回一个值
    function oneParameter() returns(uint){
        return 1;
    }
    
    // 返回多个返回值
    function twoParameters() returns(uint, uint) {
        return (1,2);
    }
    
    // 命名参数直接赋值
    function namedParameter() returns(uint foo, uint bar) {
        foo = 1;
        bar = 2;
    }
    
    // 获取返回值 
    function get() {
        uint one = oneParameter();
        var (two1, two2) = twoParameters();
        var (named1, named2) = namedParameter();
    }

类型

bool：false / true

操作符：! , && , || , == , !=

uinit/int：无符整型、有符整型

操作符：

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

注意：

1. 整型除法运行会舍去小数位。
2. solidity 暂时没有浮点数。有定点数，但支持性不好。

int x = 7/4 // 报错。计算出来的值是有理数，但 solidity 根本没有浮点数等类型来表示有理数，更不能将有理数转换为 int 类型。

// 正确方法，需先定义类型
int a =7;
int b = 4;
int c = a/b; 

c == 1.75 // 报错。根本没有浮点数。
c == 1 // true。舍去小数位

address：在以太坊中账户有两种类型：普通账户和智能合约账户。普通账户只存储 ETH 的账户，智能合约账户不仅存储 ETH，同时也有可以运行的代码。

以太坊地址是 20 字节的十六进制的值，该值范围在 2^256 以内。可以通过isValidAddress检测是否有效。

address x = 0xdCad3a6d3569DF655070DEd06cb7A1b2Ccd1D3AF

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

isValidAddress(x)

成员：

• address.banlance (uint256)：地址余额，单位 Wei。banlance 的值是 readonly 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。
• 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 false。
• address.call, address.callcode, address.delegatecall：智能合约相互调用时使用

注意：在 solidity 源码中，address 不需要加双引号。但在 Remix 的对话界面中输入 address 时，务必加上双引号，否则会报错，且报错的消息非常诡异。

全局变量

ether 变量：1 ether 代表数字 1*10^x18 ，而不是币的单位。

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

时间变量：1 seconds 代表数字 1，而不是时间的单位。同理 1 years 代表的是数字 3652460*60， 而不是现实世界中的一年，因为现实世界中有会有 闰秒。如合同中需用到准确的一年，需要外部预言机(oracle)。

• 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

• 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): 当前块最多的 gas
• block.number (uint): 当前块是第几个
• block.timestamp (uint): 当前块创建的时间戳
• now (uint): block.timestamp 的别名

msg: 当执行某一个函数的时候，函数想要知道调用函数的数据信息

• msg.data (bytes): 包括函数名字等等，一些没有经过加工的信息。
• msg.gas (uint): 函数调用方携带的 gas
• 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。

关键词

• constant 用于变量: 表明当前变量不可修改。如果修改，编辑器会报错。
• constant 用于函数: 表明当前函数中，不应该修改状态。但要十分小心，因为即便修改了，编译器也不会报错。
• view : 和 constant 用于函数时功能一样。另外使用 Remix 时，可以方便查看函数返回值。使用 view 时，Remix 会把调用函数的输出值放在函数右边显示，而不是在 details 里。
• payable: 表明调用函数可以接受以太币。
• this: 指向的是当前合同的 address。
• revert(): 函数执行失败，需要通过调用 revert() 抛异常告诉函数调用方。调用后恢复合同状态，并将剩余 gas 返还。等同于 throw。

省币秘诀

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。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。

Gas是由一开始发起transaction的地址进行支付。再比如"合约A调用合约B再调用合约C"这个过程中所产生的所有计算步骤所消耗的Gas也都是由调用合约A的人来承担的。

• 用 fn() 代替 this.fn()：通过 this.fn() 调用函数，在 EVM 底层是通过 msg来调用合约函数的。相对于直接调用 fn() 花费的 gas 更多。
• 减少重复计算。Solidity 编译器没有对重复计算做优化，需开发者手动使用临时变量保存重复计算的值。

function(int a, int b){
    // 错误。应该使用 int x = a + b 减少重复计算
    if(a + b > 0) {
        int y = a + b; 
    }
}

安全

• 一定要把内部变量修改完成之后，再给外部钱。涉及到以太坊智能合约的re-entry攻击的问题。

frank.transfer(salary);
// 错误，应该将先修改内部变量，再 transfer。
lastPayday = lastPayday + payDuration;

其他

• 合约是中介：由于调用函数的动作是在挖矿时执行的，所以Solidity 没有原生定时器，不通过合约本身自动触发函数执行。应该将合约看做一个中介，需要外部来触发合约函数的执行。
• 本地状态变量声明提升：类似于 JS 用 val 声明变量。

contract SimpleStorage {
    function set(uint data){
        if (true) {
            uint temp = 1; // 本地状态变量
        }
        uint temp; // 报错，因为声明本地状态变量的作用域是函数，而不是 {}。
    }
}

代码见/payroll.sol

参考资料：

• solidity-notes
• 第一课问题整理
• Lesson 1 补充学习笔记
• 一个基础的以太坊介绍