摘要:函数和可用于检查条件并在条件不满足时抛出异常。函数只能用于测试内部错误,并检查非变量。函数和状态变量仅在当前定义它们的合约中使用,并且不能被派生合约使用。派生合约可以访问所有非私有成员,包括内部函数和状态变量,但无法通过来外部访问。
Solidity是以太坊的主要编程语言,它是一种静态类型的 JavaScript-esque 语言,是面向合约的、为实现智能合约而创建的高级编程语言,设计的目的是能在以太坊虚拟机(EVM)上运行。地址(address)本文基于CryptoZombies,教程地址为:https://cryptozombies.io/zh/lesson/2
以太坊区块链由 account (账户)组成,你可以把它想象成银行账户。一个帐户的余额是以太 (在以太坊区块链上使用的币种),你可以和其他帐户之间支付和接受以太币,就像你的银行帐户可以电汇资金到其他银行帐户一样。
每个帐户都有一个“地址”,你可以把它想象成银行账号。这是账户唯一的标识符,它看起来长这样:
0x0cE446255506E92DF41614C46F1d6df9Cc969183
这是 CryptoZombies 团队的地址,为了表示支持CryptoZombies,可以赞赏一些以太币!
address:地址类型存储一个 20 字节的值(以太坊地址的大小)。 地址类型也有成员变量,并作为所有合约的基础。
address 类型是一个160位的值,且不允许任何算数操作。这种类型适合存储合约地址或外部人员的密钥对。映射(mapping)
Mappings 和哈希表类似,它会执行虚拟初始化,以使所有可能存在的键都映射到一个字节表示为全零的值。
映射是这样定义的:
//对于金融应用程序,将用户的余额保存在一个 uint类型的变量中: mapping (address => uint) public accountBalance; //或者可以用来通过userId 存储/查找的用户名 mapping (uint => string) userIdToName;
映射本质上是存储和查找数据所用的键-值对。在第一个例子中,键是一个 address,值是一个 uint,在第二个例子中,键是一个uint,值是一个 string。
映射类型在声明时的形式为 mapping(_KeyType => _ValueType)。 其中 _KeyType 可以是除了映射、变长数组、合约、枚举以及结构体以外的几乎所有类型。 _ValueType 可以是包括映射类型在内的任何类型。
对映射的取值操作如下:
userIdToName[12] // 如果键12 不在 映射中,得到的结果是0
映射中,实际上并不存储 key,而是存储它的 keccak256 哈希值,从而便于查询实际的值。所以映射是没有长度的,也没有 key 的集合或 value 的集合的概念。,你不能像操作python字典那应该获取到当前 Mappings 的所有键或者值。特殊变量
在 Solidity 中,在全局命名空间中已经存在了(预设了)一些特殊的变量和函数,他们主要用来提供关于区块链的信息或一些通用的工具函数。
msg.sendermsg.sender指的是当前调用者(或智能合约)的 address。
注意:在 Solidity 中,功能执行始终需要从外部调用者开始。 一个合约只会在区块链上什么也不做,除非有人调用其中的函数。所以对于每一个外部函数调用,包括 msg.sender 和 msg.value 在内所有 msg 成员的值都会变化。这里包括对库函数的调用。
以下是使用 msg.sender 来更新 mapping 的例子:
mapping (address => uint) favoriteNumber; function setMyNumber(uint _myNumber) public { // 更新我们的 `favoriteNumber` 映射来将 `_myNumber`存储在 `msg.sender`名下 favoriteNumber[msg.sender] = _myNumber; // 存储数据至映射的方法和将数据存储在数组相似 } function whatIsMyNumber() public view returns (uint) { // 拿到存储在调用者地址名下的值 // 若调用者还没调用 setMyNumber, 则值为 `0` return favoriteNumber[msg.sender]; }
在这个小小的例子中,任何人都可以调用 setMyNumber 在我们的合约中存下一个 uint 并且与他们的地址相绑定。 然后,他们调用 whatIsMyNumber 就会返回他们存储的 uint。
使用 msg.sender 很安全,因为它具有以太坊区块链的安全保障 —— 除非窃取与以太坊地址相关联的私钥,否则是没有办法修改其他人的数据的。
以下是其它的一些特殊变量。
区块和交易属性block.blockhash(uint blockNumber) returns (bytes32):指定区块的区块哈希——仅可用于最新的 256 个区块且不包括当前区块;而 blocks 从 0.4.22 版本开始已经不推荐使用,由 blockhash(uint blockNumber) 代替
block.coinbase (address): 挖出当前区块的矿工地址
block.difficulty (uint): 当前区块难度
block.gaslimit (uint): 当前区块 gas 限额
block.number (uint): 当前区块号
block.timestamp (uint): 自 unix epoch 起始当前区块以秒计的时间戳
gasleft() returns (uint256):剩余的 gas
msg.data (bytes): 完整的 calldata
msg.gas (uint): 剩余 gas - 自 0.4.21 版本开始已经不推荐使用,由 gesleft() 代替
msg.sender (address): 消息发送者(当前调用)
msg.sig (bytes4): calldata 的前 4 字节(也就是函数标识符)
msg.value (uint): 随消息发送的 wei 的数量
now (uint): 目前区块时间戳(block.timestamp)
tx.gasprice (uint): 交易的 gas 价格
tx.origin (address): 交易发起者(完全的调用链)
错误处理Solidity 使用状态恢复异常来处理错误。这种异常将撤消对当前调用(及其所有子调用)中的状态所做的所有更改,并且还向调用者标记错误。
函数 assert 和 require 可用于检查条件并在条件不满足时抛出异常。
assert 函数只能用于测试内部错误,并检查非变量。
require 函数用于确认条件有效性,例如输入变量,或合约状态变量是否满足条件,或验证外部合约调用返回的值。
这里主要介绍 require
require使得函数在执行过程中,当不满足某些条件时抛出错误,并停止执行:
function sayHiToVitalik(string _name) public returns (string) { // 比较 _name 是否等于 "Vitalik". 如果不成立,抛出异常并终止程序 // (敲黑板: Solidity 并不支持原生的字符串比较, 我们只能通过比较 // 两字符串的 keccak256 哈希值来进行判断) require(keccak256(_name) == keccak256("Vitalik")); // 如果返回 true, 运行如下语句 return "Hi!"; }
如果你这样调用函数 sayHiToVitalik("Vitalik") ,它会返回“Hi!”。而如果调用的时候使用了其他参数,它则会抛出错误并停止执行。
因此,在调用一个函数之前,用 require 验证前置条件是非常有必要的。
注意:在 Solidity 中,关键词放置的顺序并不重要
// 以下两个语句等效 require(keccak256(_name) == keccak256("Vitalik")); require(keccak256("Vitalik") == keccak256(_name));外/内部函数
除 public 和 private 属性之外,Solidity 还使用了另外两个描述函数可见性的修饰词:internal(内部) 和 external(外部)。
internal 和 private 类似,不过,如果某个合约继承自其父合约,这个合约即可以访问父合约中定义的“内部(internal)”函数。
external 与public 类似,只不过external函数只能在合约之外调用 - 它们不能被合约内的其他函数调用。
声明函数 internal 或 external 类型的语法,与声明 private 和 public类 型相同:
contract Sandwich { uint private sandwichesEaten = 0; function eat() internal { sandwichesEaten++; } } contract BLT is Sandwich { uint private baconSandwichesEaten = 0; function eatWithBacon() public returns (string) { baconSandwichesEaten++; // 因为eat() 是internal 的,所以我们能在这里调用 eat(); } }
Solidity 有两种函数调用(内部调用不会产生实际的 EVM 调用或称为消息调用,而外部调用则会产生一个 EVM 调用), 函数和状态变量有四种可见性类型。 函数可以指定为 external ,public ,internal 或者 private,默认情况下函数类型为 public。 对于状态变量,不能设置为 external ,默认是 internal 。
external :
外部函数作为合约接口的一部分,意味着我们可以从其他合约和交易中调用。 一个外部函数 f 不能从内部调用(即 f 不起作用,但 this.f() 可以)。 当收到大量数据的时候,外部函数有时候会更有效率。
public :
public 函数是合约接口的一部分,可以在内部或通过消息调用。对于公共状态变量, 会自动生成一个 getter 函数。
internal :
这些函数和状态变量只能是内部访问(即从当前合约内部或从它派生的合约访问),不使用 this 调用。
private :
private 函数和状态变量仅在当前定义它们的合约中使用,并且不能被派生合约使用。
合约中的所有内容对外部观察者都是可见的。设置一些 private 类型只能阻止其他合约访问和修改这些信息, 但是对于区块链外的整个世界它仍然是可见的。
可见性标识符的定义位置,对于状态变量来说是在类型后面,对于函数是在参数列表和返回关键字中间。
pragma solidity ^0.4.16; contract C { // 对于函数是在参数列表和返回关键字中间。 function f(uint a) private pure returns (uint b) { return a + 1; } function setData(uint a) internal { data = a; } uint public data; // 对于状态变量来说是在类型后面 }函数多值返回
和 python 类似,Solidity 函数支持多值返回,比如:
function multipleReturns() internal returns(uint a, uint b, uint c) { return (1, 2, 3); } function processMultipleReturns() external { uint a; uint b; uint c; // 这样来做批量赋值: (a, b, c) = multipleReturns(); } // 或者如果我们只想返回其中一个变量: function getLastReturnValue() external { uint c; // 可以对其他字段留空: (,,c) = multipleReturns(); }
这里留空字段使用,的方式太不直观了,还不如 python/go 使用下划线_代替无用字段。Storage与Memory
在 Solidity 中,有两个地方可以存储变量 —— storage 或 memory。
Storage 变量是指永久存储在区块链中的变量。 Memory 变量则是临时的,当外部函数对某合约调用完成时,内存型变量即被移除。 你可以把它想象成存储在你电脑的硬盘或是RAM中数据的关系。
storage 和 memory 放到状态变量名前边,在类型后边,格式如下:
变量类型变量名
大多数时候都用不到这些关键字,默认情况下 Solidity 会自动处理它们。 状态变量(在函数之外声明的变量)默认为“存储”形式,并永久写入区块链;而在函数内部声明的变量是“内存”型的,它们函数调用结束后消失。
然而也有一些情况下,你需要手动声明存储类型,主要用于处理函数内的 结构体 和 数组 时:
contract SandwichFactory { struct Sandwich { string name; string status; } Sandwich[] sandwiches; function eatSandwich(uint _index) public { // Sandwich mySandwich = sandwiches[_index]; // ^ 看上去很直接,不过 Solidity 将会给出警告 // 告诉你应该明确在这里定义 `storage` 或者 `memory`。 // 所以你应该明确定义 `storage`: Sandwich storage mySandwich = sandwiches[_index]; // ...这样 `mySandwich` 是指向 `sandwiches[_index]`的指针 // 在存储里,另外... mySandwich.status = "Eaten!"; // ...这将永久把 `sandwiches[_index]` 变为区块链上的存储 // 如果你只想要一个副本,可以使用`memory`: Sandwich memory anotherSandwich = sandwiches[_index + 1]; // ...这样 `anotherSandwich` 就仅仅是一个内存里的副本了 // 另外 anotherSandwich.status = "Eaten!"; // ...将仅仅修改临时变量,对 `sandwiches[_index + 1]` 没有任何影响 // 不过你可以这样做: sandwiches[_index + 1] = anotherSandwich; // ...如果你想把副本的改动保存回区块链存储 } }
如果你还没有完全理解究竟应该使用哪一个,也不用担心 —— 在本教程中,我们将告诉你何时使用 storage 或是 memory,并且当你不得不使用到这些关键字的时候,Solidity 编译器也发警示提醒你的。
现在,只要知道在某些场合下也需要你显式地声明 storage 或 memory就够了!
继承Solidity 的继承和 Python 的继承相似,支持多重继承。
看下面这个例子:
contract Doge { function catchphrase() public returns (string) { return "So Wow CryptoDoge"; } } contract BabyDoge is Doge { function anotherCatchphrase() public returns (string) { return "Such Moon BabyDoge"; } } // 可以多重继承。请注意,Doge 也是 BabyDoge 的基类, // 但只有一个 Doge 实例(就像 C++ 中的虚拟继承)。 contract BlackBabyDoge is Doge, BabyDoge { function color() public returns (string) { return "Black"; } }
BabyDoge 从 Doge 那里 inherits(继承)过来。 这意味着当编译和部署了 BabyDoge,它将可以访问 catchphrase() 和 anotherCatchphrase()和其他我们在 Doge 中定义的其他公共函数(private 函数不可访问)。
Solidity使用 is 从另一个合约派生。派生合约可以访问所有非私有成员,包括内部函数和状态变量,但无法通过 this 来外部访问。
基类构造函数的参数派生合约需要提供基类构造函数需要的所有参数。这可以通过两种方式来完成:
pragma solidity ^0.4.0; contract Base { uint x; // 这是注册 Base 和设置名称的构造函数。 function Base(uint _x) public { x = _x; } } contract Derived is Base(7) { function Derived(uint _y) Base(_y * _y) public { } } contract Derived1 is Base { function Derived1(uint _y) Base(_y * _y) public { } }
一种方法直接在继承列表中调用基类构造函数(is Base(7))。 另一种方法是像 修饰器 modifier 使用方法一样, 作为派生合约构造函数定义头的一部分,(Base(_y * _y))。 如果构造函数参数是常量并且定义或描述了合约的行为,使用第一种方法比较方便。 如果基类构造函数的参数依赖于派生合约,那么必须使用第二种方法。 如果像这个简单的例子一样,两个地方都用到了,优先使用 修饰器modifier 风格的参数。
抽象合约合约函数可以缺少实现,如下例所示(请注意函数声明头由 ; 结尾):
pragma solidity ^0.4.0; contract Feline { function utterance() public returns (bytes32); }
这些合约无法成功编译(即使它们除了未实现的函数还包含其他已经实现了的函数),但他们可以用作基类合约:
pragma solidity ^0.4.0; contract Feline { function utterance() public returns (bytes32); } contract Cat is Feline { function utterance() public returns (bytes32) { return "miaow"; } }
如果合约继承自抽象合约,并且没有通过重写来实现所有未实现的函数,那么它本身就是抽象的。
接口(Interface)接口类似于抽象合约,但是它们不能实现任何函数。还有进一步的限制:
无法继承其他合约或接口。
无法定义构造函数。
无法定义变量。
无法定义结构体
无法定义枚举。
首先,看一下一个interface的例子:
contract NumberInterface { function getNum(address _myAddress) public view returns (uint); }
请注意,这个过程虽然看起来像在定义一个合约,但其实内里不同:
首先,只声明了要与之交互的函数 —— 在本例中为 getNum —— 在其中没有使用到任何其他的函数或状态变量。
其次,并没有使用大括号({ 和 })定义函数体,单单用分号(;)结束了函数声明。这使它看起来像一个合约框架。
编译器就是靠这些特征认出它是一个接口的。
就像继承其他合约一样,合约可以继承接口。
可以在合约中这样使用接口:
contract MyContract { address NumberInterfaceAddress = 0xab38...; // ^ 这是FavoriteNumber合约在以太坊上的地址 NumberInterface numberContract = NumberInterface(NumberInterfaceAddress); // 现在变量 `numberContract` 指向另一个合约对象 function someFunction() public { // 现在我们可以调用在那个合约中声明的 `getNum`函数: uint num = numberContract.getNum(msg.sender); // ...在这儿使用 `num`变量做些什么 } }
通过这种方式,只要将合约的可见性设置为public(公共)或external(外部),它们就可以与以太坊区块链上的任何其他合约进行交互。
与其他合约的交互如果一个合约需要和区块链上的其他的合约会话,则需先定义一个 interface (接口)。
先举一个简单的栗子。 假设在区块链上有这么一个合约:
contract LuckyNumber { mapping(address => uint) numbers; function setNum(uint _num) public { numbers[msg.sender] = _num; } function getNum(address _myAddress) public view returns (uint) { return numbers[_myAddress]; } }
这是个很简单的合约,可以用它存储自己的幸运号码,并将其与调用者的以太坊地址关联。 这样其他人就可以通过地址查找幸运号码了。
现在假设我们有一个外部合约,使用 getNum 函数可读取其中的数据。
首先,我们定义 LuckyNumber 合约的 interface :
contract NumberInterface { function getNum(address _myAddress) public view returns (uint); }
使用这个接口,合约就知道其他合约的函数是怎样的,应该如何调用,以及可期待什么类型的返回值。
下面是一个示例代码,会用到上边的知识点:
pragma solidity ^0.4.19; contract ZombieFactory { event NewZombie(uint zombieId, string name, uint dna); uint dnaDigits = 16; uint dnaModulus = 10 ** dnaDigits; struct Zombie { string name; uint dna; } Zombie[] public zombies; // 创建一个叫做 zombieToOwner 的映射。其键是一个uint,值为 address。映射属性为public mapping (uint => address) public zombieToOwner; // 创建一个名为 ownerZombieCount 的映射,其中键是 address,值是 uint mapping (address => uint) ownerZombieCount; function _createZombie(string _name, uint _dna) private { uint id = zombies.push(Zombie(_name, _dna)) - 1; zombieToOwner[id] = msg.sender; ownerZombieCount[msg.sender]++; NewZombie(id, _name, _dna); } function _generateRandomDna(string _str) private view returns (uint) { uint rand = uint(keccak256(_str)); return rand % dnaModulus; } function createRandomZombie(string _name) public { // 我们使用了 require 来确保这个函数只有在每个用户第一次调用它的时候执行,用以创建初始僵尸 require(ownerZombieCount[msg.sender] == 0); uint randDna = _generateRandomDna(_name); _createZombie(_name, randDna); } } // CryptoKitties 合约提供了getKitty 函数,它返回所有的加密猫的数据,包括它的“基因”(僵尸游戏要用它生成新的僵尸)。 // 一个获取 kitty 的接口 contract KittyInterface { // 在interface里定义了 getKitty 函数 在 returns 语句之后用分号 function getKitty(uint256 _id) external view returns ( bool isGestating, bool isReady, uint256 cooldownIndex, uint256 nextActionAt, uint256 siringWithId, uint256 birthTime, uint256 matronId, uint256 sireId, uint256 generation, uint256 genes ); } //ZombieFeeding继承自 `ZombieFactory 合约 contract ZombieFeeding is ZombieFactory { // CryptoKitties 合约的地址 address ckAddress = 0x06012c8cf97BEaD5deAe237070F9587f8E7A266d; // 创建一个名为 kittyContract 的 KittyInterface,并用 ckAddress 为它初始化 KittyInterface kittyContract = KittyInterface(ckAddress); function feedAndMultiply(uint _zombieId, uint _targetDna, string _species) public { // 确保对自己僵尸的所有权 require(msg.sender == zombieToOwner[_zombieId]); // 声明一个名为 myZombie 数据类型为Zombie的 storage 类型本地变量 Zombie storage myZombie = zombies[_zombieId]; _targetDna = _targetDna % dnaModulus; uint newDna = (myZombie.dna + _targetDna) / 2; // Add an if statement here if (keccak256(_species) == keccak256("kitty")){ newDna = newDna - newDna%100 + 99; } _createZombie("NoName", newDna); } function feedOnKitty(uint _zombieId, uint _kittyId) public { uint kittyDna; // 多值返回,这里只需要最后一个值 (,,,,,,,,,kittyDna) = kittyContract.getKitty(_kittyId); feedAndMultiply(_zombieId, kittyDna, "kitty"); } }
这段代码看起来内容有点多,可以拆分一下,把 ZombieFactory代码提取到一个新的文件zombiefactory.sol,现在就可以使用 import 语句来导入另一个文件的代码。import
在 Solidity 中,当你有多个文件并且想把一个文件导入另一个文件时,可以使用 import 语句:
import "./someothercontract.sol"; contract newContract is SomeOtherContract { }
这样当我们在合约(contract)目录下有一个名为 someothercontract.sol 的文件( ./ 就是同一目录的意思),它就会被编译器导入。
这一点和 go 类似,在同一目录下文件中的内容可以直接使用,而不用使用 xxx.name 的形式。测试调用
编译和部署 ZombieFeeding,就可以将这个合约部署到以太坊了。最终完成的这个合约继承自 ZombieFactory,因此它可以访问自己和父辈合约中的所有 public 方法。
下面是一个与ZombieFeeding合约进行交互的例子, 这个例子使用了 JavaScript 和 web3.js:
var abi = /* abi generated by the compiler */ var ZombieFeedingContract = web3.eth.contract(abi) var contractAddress = /* our contract address on Ethereum after deploying */ var ZombieFeeding = ZombieFeedingContract.at(contractAddress) // 假设我们有我们的僵尸ID和要攻击的猫咪ID let zombieId = 1; let kittyId = 1; // 要拿到猫咪的DNA,我们需要调用它的API。这些数据保存在它们的服务器上而不是区块链上。 // 如果一切都在区块链上,我们就不用担心它们的服务器挂了,或者它们修改了API, // 或者因为不喜欢我们的僵尸游戏而封杀了我们 let apiUrl = "https://api.cryptokitties.co/kitties/" + kittyId $.get(apiUrl, function(data) { let imgUrl = data.image_url // 一些显示图片的代码 }) // 当用户点击一只猫咪的时候: $(".kittyImage").click(function(e) { // 调用我们合约的 `feedOnKitty` 函数 ZombieFeeding.feedOnKitty(zombieId, kittyId) }) // 侦听来自我们合约的新僵尸事件好来处理 ZombieFactory.NewZombie(function(error, result) { if (error) return // 这个函数用来显示僵尸: generateZombie(result.zombieId, result.name, result.dna) })参考链接
Solidity 文档:https://solidity-cn.readthedocs.io/zh/develop/index.html
cryptozombie-lessons2 僵尸攻击人类:https://cryptozombies.io/zh/lesson/2
Solidity 简易教程
最后,感谢女朋友支持和包容,比❤️
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