TOR:深入Solidity数据存储位置——Storage

这是深入 Solidity 数据存储位置系列的另一篇。在今天的文章中,我们将更详细地介绍 EVM 中的一个重要数据位置:存储(Storage)。

我们将看到合约存储的布局是如何工作的,storage引用。我们还将使用OpenZeppelin和Compound中的一些合约来学习storage引用在实践中如何工作,同时顺便学习这些流行合约和协议背后的 Solidity 代码。

存储器的基础知识

与存储交互

函数参数中的存储指针

函数体中的存储指针

读取存储的成本。

结论

了解以太坊和基于 EVM 的链中的存储模型对于良好的智能合约开发至关重要。

你可以在智能合约上永久地存储数据,以便将来执行时可以访问它。每个智能合约都在自己的永久存储中保持其状态。它就像*"智能合约的迷你数据库 "*,但与其他数据库不同,这个数据库是可以公开访问的。所有存储在智能合约存储器中的值可供外部免费读取(通过静态调用),无需向区块链发送交易。

然而,向存储空间写入是相当昂贵的。事实上,就 Gas 成本而言,它是 EVM 中最昂贵的操作。存储的内容可以通过sendTransaction调用来改变。这种调用会改变状态。这就是为什么合约变量被称为状态变量的原因。

需要记住的一件事是,在以太坊和 EVM 的设计中,一个合约既不能读也不能写非自身定义的任何存储。合约 A 可以从另一个合约 B 的存储中读取或写入的唯一方法是当合约 B 暴露出使其能够这样做的函数。

智能合约的存储是一个持久的可读可写的数据位置。意思是说,如果数据在一次交易中被写入合约存储,一旦交易完成,它就会持久存在。在这个交易之后,读取合约存储将检索到之前这个交易所写入/更新的数据。

每个合约都有自己的存储,可以用以下规则来描述和绑定:

持有状态变量

在交易和函数调用之间持久存在

吉林省法院深入推进区块链技术创新应用:3月2日消息,近日,吉林省法院就今年该省法院网络安全和信息化建设工作进一步作出部署。其中,部署内容包括整合各类数据资源,实现对法院信息资源的海量存储、科学分类、多元检索、深入分析。深入推进区块链技术创新应用,全面加快9个业务场景的创新应用研发。(吉林日报)[2020/3/2]

读取是免费的,但写入是昂贵的

合约存储在合约构建期间被预先分配。

驻留在存储中的变量在 Solidity 中被称为状态变量。

你应该记住关于合约存储的唯一事情是:

存储是持久保存和昂贵的!

将数据保存到存储中是 EVM 中需要最多的 Gas 的操作之一。

写入存储的实际成本是多少?

成本并不总是相同的,计算写入存储的 Gas 是相当复杂的公式,尤其是在最新的以太坊 2

}在上面的合约中,只有一个架子(=一个槽)。EVM 从 "0 号架子 "上加载变量,并将其卸载(到堆栈上)以呈现给你。

Solidity 的主要开发者chriseth这样描述合约的存储:

"你可以把存储看作是一个具有虚拟结构的大数组......一个在运行时不能改变的结构--它是由你合约中的状态变量决定的"。

从上面的例子中,我们可以看到,Solidity 为你合约中的每一个定义的状态变量分配了一个存储槽。对于静态大小的状态变量,存储槽是连续分配的,从 0 号槽开始,按照定义状态变量的顺序。

Chriseth 在这里的意思是: "存储不能在函数调用中创建"。事实上,如果必须是永久存在,通过调用函数来创建新的存储变量,也没有什么意义(不过,映射的情况略有不同)。

智能合约的存储是在合约构建过程中(在合约被部署时)预置的。这意味着合约存储的布局在合约创建时就已经确定了。该布局是基于你的合约级变量声明而 "成型 "的,并且这种布局不能被未来的方法调用所改变。

吉林省法院部署2020年工作:要深入推进区块链技术创新应用:2月28日,吉林省法院召开网络安全和信息化领导小组2020年第一次会议,听取2019年全省法院网络安全和信息化建设情况汇报,研究部署2020年工作。会议要求,要以重点任务为抓手,全面加快智慧法院建设工作。深入推进区块链技术创新应用,全面加快业务场景的创新应用研发。(新浪网)[2020/2/29]

让我们用solc命令行工具看看上一个合约的实际存储布局,如果你运行下面的命令。

solc contracts/Owner

所有静态大小的变量都是按照它们被定义的顺序依次放入存储槽的。

外汇局山西省分局深入推进跨境金融区块链服务平台试点工作:疫情期间,外汇局山西省分局深入推进国家外汇管理局推出的跨境金融区块链服务平台的试点工作,专题调研全省中小微外贸企业融资现状;深入宣传,促进更多中小微外贸企业了解区块链平台融资的便利性;加强推动,鼓励银行对中小微外贸企业建立专营服务机制;及时引导,推进银行主动对接中小微外贸企业,开展出口应收账款融资;“点对点”辅导,加快推进地方法人银行上线区块链平台,挖掘中小微外贸企业融资需求。通过外汇局的有效措施,银行对中小企业融资的积极性有了明显提高,企业对区块链融资的便利性也越来越了解,银行扩大了对中小微企业的融资规模,企业获得了便捷的融资,实现了“一项政策、多方共赢”。截至今年3月底,16家银行加入了区块链平台,全省通过区块链平台累计放款7

它的存储布局会是这样的:

在存储槽 0 处读取 1 个值

读取存储槽 1 的数值.

读取存储槽 2 的值

让我们看一个更具体的例子,一个流行的 Defi 协议: Aave。

例子: Aave Pool

}这就是 solidity 在幕后所做的事情。当通过 getter 函数读取状态变量时,它将自动使用SLOAD操作码。例如,ERC20 中流行的name()或symbol()函数。这些函数除了返回状态变量外,不做其他事情。请看下面来自 OpenZeppelin 的屏幕截图。

迅雷CEO陈磊:区块链一定要深入到老百姓当中:迅雷CEO陈磊在接受媒体采访时表示,“区块链一定要深入到老百姓当中。区块链的发展还在一个相对早期的阶段,所以一旦你掌握了区块链的一些正在改进中的技术,那么就能取得领先,但是这些技术必须要和现实场景结合才能有意义。我们希望看到,迅雷生态链上能有大量推动实体经济发展和C端用户参与的应用,这是区块链发展的核心动力。”[2018/5/20]

来源:OpenZeppelin Github 代码库,ERC20

}让我们继续之前的例子,即 OpenZeppelin 的 ERC20 代币。如果我们部署 ERC20 代币合约并使用 Remix 调试constructor,我们将得到以下操作代码:

在 Remix 上试试,在部署 ERC20 代币后调试交易。

这条推文很好地描述了操作码SSTORE在 geth 客户端的作用。

solc 编译器的错误报告(截图取自 Remix)

“中国数谷”发布《三年行动计划》:深入推进区块链等前沿研究探索落地:今日,贵阳国家高新区正式发布《贵阳国家高新区建设“中国数谷之心”三年行动计划(2018-2020年)》。《三年行动计划》明确,深入推进物联网、人工智能、区块链以及大数据+实体经济等前沿研究探索落地全面推进中国数谷之心建设行动。[2018/4/20]

Yul 中存储指针的偏移量的值是多少呢?在函数体中,一些变量可以是存储指针/存储引用。例如,这包括struct、array和mapping。对于这样的变量,在 Yul 中.offset总是为零,因为这样的变量总是占据了一个完整的存储槽,不能与其他变量紧密地挤在一起存储。

智能合约的存储空间,无论是初始化还是修改里面的数据,都要付出高昂的代价。虽然从合约存储中读取数据是免费的,但如果这些读取操作是改变状态的交易的一部分,我们还是应该考虑到向智能合约的存储读取时的 Gas 成本。

由于对存储的操作有很高的 Gas 成本,Solidity 文档中指出了一个重要的考虑。

应该将你存储在持久性存储中的内容减少到合约运行所需的程度。

建议尽可能地将某些数据存储在合约存储之外,以减少相关的 Gas 成本。

深入以太坊 , Part 2

Solidity 文档:状态变量在储存中的布局 g

openzeppelin-contracts/StorageSlot.sol

Solidity 中的数据表示

了解以太坊智能合约的存储

解剖智能合约的结构--功能、数据和变量

译文出自:登链翻译计划 译者:翻译小组 校对:Tiny 熊

本翻译由 Duet Protocol 赞助支持。

原文链接: https://betterprogramming.pub/all-about-solidity-data-locations-part-i-storage-e50604bfc1ad

SYNC 2018区块链系列活动会议于新加坡召开 MDT与诸多领域大咖进行深入探讨:3月9日,由科技媒体Pingwest举办的SYNC 2018区块链系列活动会议于新加坡召开。MDT量数代表黄何,火币全球运营总监Herbert,ODYSSEY/OBike项目负责人Sophie,新加坡星展银行DBS私人银行副总监于珊珊一同前来参会。在会议现场MDT量数与银行、虚拟货币交易所,通过不同立场探讨了虚拟货币作为货币形态在科技领域的展望。[2018/3/12]

登链翻译计划: https://github.com/lbc-team/Pioneer

翻译小组: https://learnblockchain.cn/people/412

Tiny 熊: https://learnblockchain.cn/people/15

深入Solidity数据存储位置: https://learnblockchain.cn/article/4864

OpenZeppelin: https://docs.openzeppelin.com/

Compound: https://compound.finance/docs

OpenZeppelin在他们的深入 EVM 第二部分文章中: https://blog.openzeppelin.com/ethereum-in-depth-part-2-6339cf6bddb9/

在他的文章中,Steve Marx: https://programtheblockchain.com/posts/2018/03/09/understanding-ethereum-smart-contract-storage/

Solidity文档: https://learnblockchain.cn/docs/solidity/internals/layout_in_storage.html

Pool: https://docs.aave.com/developers/core-contracts/pool

来源:Aave v3 Protocol, Pool.sol: https://github.com/aave/aave-v3-core/blob/master/contracts/protocol/pool/Pool.sol

来源:Aave v3, PoolStorage.sol: https://github.com/aave/aave-v3-core/blob/master/contracts/protocol/pool/PoolStorage.sol

来源:OpenZeppelin Github代码库,ERC20.sol: https://github.com/OpenZeppelin/openzeppelin-contracts/blob/master/contracts/token/ERC20/ERC20.sol

在Remix上试试: https://remix.ethereum.org/?#code=Ly8gU1BEWC1MaWNlbnNlLUlkZW50aWZpZXI6IE1JVApwcmFnbWEgc29saWRpdHkgXjAuOC40OwoKaW1wb3J0ICJAb3BlbnplcHBlbGluL2NvbnRyYWN0c0A0LjcuMC90b2tlbi9FUkMyMC9FUkMyMC5zb2wiOwppbXBvcnQgIkBvcGVuemVwcGVsaW4vY29udHJhY3RzQDQuNy4wL2FjY2Vzcy9Pd25hYmxlLnNvbCI7Cgpjb250cmFjdCBNeVRva2VuIGlzIEVSQzIwLCBPd25hYmxlIHsKICAgIGNvbnN0cnVjdG9yKCkgRVJDMjAoIk15VG9rZW4iLCAiTVRLIikgewogICAgICAgIF9taW50KG1zZy5zZW5kZXIsIDEwMDAwICogMTAgKiogZGVjaW1hbHMoKSk7CiAgICB9CgogICAgZnVuY3Rpb24gbWludChhZGRyZXNzIHRvLCB1aW50MjU2IGFtb3VudCkgcHVibGljIG9ubHlPd25lciB7CiAgICAgICAgX21pbnQodG8sIGFtb3VudCk7CiAgICB9Cn0K&optimize=false&runs=200&evmVersion=null&version=soljson-v0.8.7+commit.e28d00a7.js

faheel from Twitter.: https://twitter.com/721Orbit/status/1511961744238948356?s=20&t=KDGCQ4OwQ47e2NACgQ8WWg

来源:OpenZeppelin Github资源库中的Timer.sol: https://github.com/OpenZeppelin/openzeppelin-contracts/blob/master/contracts/utils/Timers.sol

Uniswap: https://github.com/Uniswap/governance/blob/master/contracts/GovernorAlpha.sol

Indexed Finance: https://github.com/indexed-finance/governance/blob/master/contracts/governance/GovernorAlpha.sol

应该将你存储在持久性存储中的内容减少到合约运行所需的程度: https://learnblockchain.cn/docs/solidity/introduction-to-smart-contracts.html#index-10

深入以太坊 , Part 2: https://blog.openzeppelin.com/ethereum-in-depth-part-2-6339cf6bddb9/

Solidity 文档:状态变量在储存中的布局g: https://learnblockchain.cn/docs/solidity/internals/layout_in_storage.html

openzeppelin-contracts/StorageSlot.sol: https://github.com/OpenZeppelin/openzeppelin-contracts/blob/master/contracts/utils/StorageSlot.sol

Solidity中的数据表示: https://ethdebug.github.io/solidity-279"     src="https://img.jinse.cn/5363788_image3.png"   >

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