链桥教育在线|智能合约入门——以太坊智能合约学习笔记（一）

以太坊智能合约学习笔记（一）

前言

以太坊的目标是创建一个运行智能合约的去中心化平台，并根据程序代码的设置来运行应用程序。 目的是确保程序运行时不存在审查、欺诈、宕机和第三方人为干预的可能。 开发者可以使用官方工具在其上开发、部署和运行智能合约。

一些术语的解释 1. 图灵完备

图灵完备性来源于计算机的概念，指的是一种程序代码语言加上计算规则，可以在图灵机上运行。 符合这一点的逻辑系统、设备或编程语言都可以认为是图灵完备的。 图灵完备的语言包括循环执行语句、判断分支语句等，理论上可以解决任何算法。 那么它的一个显着特点就是支持程序连续运行。 缺点是可能会进入死循环，导致程序崩溃。

2. 智能合约

智能合约的概念最早由 Nick Szabo 于 1995 年提出，是一种旨在以信息化方式传播、验证或执行合约的计算机协议。 智能合约允许在没有第三方的情况下进行可信交易，具有可追溯性和不可逆性。智能合约的目的是提供一种优于传统合约条款执行的安全方法，降低合约相关交易成本

智能合约以数字形式执行，这意味着合约必须以计算机可读代码的形式呈现。 只要双方达成一致，智能合约履历的权利义务将由计算机或计算机网络执行。

合约的作用

(1) 维护存储的数据。

(2) 服务于访问规则复杂的EOA账户

(3) 管理执行中的合同

(4) 向其他合约提供功能。

3. 智能合约与DApps的关系与区别

DApp（Decentralized App），即去中心化应用，是一种基于智能合约的应用。 其目的是使智能合约具有友好的界面，并扩展一些附加功能以太坊的实际用途，例如分布式存储。 与传统网站不同，DApp 不能运行在普通服务器上，而是运行在以太坊交互节点或与以太坊节点交互的中心化服务器上​​。 交易需要提交到区块链，并从区块链中读取区块链中的重要数据。 用户在区块链网络上表现为一个“钱包”地址，其他用户数据存储在本地，区别于传统的用户登录系统。

一个完整的DApp流程如下：

1）用Solidity（或其他语言）编写智能合约（后缀为.sol）。

2) 使用唯一编译器将.sol 合约编译成EVM 字节码。

3）编译后的字节码回传给DApp前端。

4) 前端将编译好的智能合约部署到区块链上。

5）区块链返回智能合约地址+ABI（即合约接口）。

6）前端通过Address+ABI+nonce调用智能合约。

7) 智能合约开始处理。

4. 智能合约开发语言solidity

Solidity语言是一种专门用于编写和执行智能合约的语言。 它是一种基于以太坊虚拟机运行的面向合约的高级语言。 它最初由以太坊前 CTO 和联合创始人于 2014 年 8 月创立。 它是由 Gavin Wood 提出的，后来以太坊开发者组成了一个专门的团队来不断改进 Solidity 语言。 它仍在开发和优化中。 GitHub上的开发存储区是https:/github。 com/thereum/solidity，在这里我们可以了解到最全面的Solidity语言开发迭代的流程细节和相关文档。

在语言风格上，Solidity语言深受三种语言的影响：C++、Python和JavaScript。 它是一种以字节码方式编译的静态类型编程语言，因此可以在以太坊虚拟机上运行。 Gavin Wood 在开发 Solidity 语言时，借鉴了 JavaScript 的 ECMAScript 脚本语言的语法规则，使其与现有的 Web 开发语言有些相似，但实际上却有很大的不同。 例如，Solidity 语言有静态类型和变量返回函数。 最重要的一点是Solidity语言可以编写具有自执行业务逻辑的合约并嵌入到智能合约中，所以它不仅是以太坊的基本编程语言之一 ，也是大多数其他基于以太坊的，智能合约。 合约的各种区块链产品（Blockchain 2.0）的基本编程语言在当前大多数区块链产品中被广泛使用。 例如Hyperledger项目就是用Soliditv语言开发的。

简单的智能合约代码

// SPDX-License-Identifier: GPL-3.0
pragma solidity >=0.4.16 <0.8.0;
contract SimpleStorage {
    uint storedData;
    function set(uint x) public {
        storedData = x;

    }
    function get() public view returns (uint) {
        return storedData;
    }
}

第一行是注释，用于说明源代码的许可版本为：GPL3.0。 分发源代码时，需要在代码中包含机器可读的许可证。

第二行用于指定源码的版本，即solidity的版本范围为：0.4.16以上（含）0.8.0以下（不含）。 这行代码是为了防止编译器在编译代码时出现version异常而设置的。 pragma的意思是告诉编译器如何处理源代码指令。

接下来，contract 关键字声明了一个名为 SimpleSotrage 的合约结构。 合同是存储在以太坊区块链上特定地址的代码和数据的组合。

uint storedData ，声明一个名为 storedData 的 uint（256 位无符号）整数，用于存储特定的整数数据。 无符号表示数的最小值为0，不能存储负数。 数据将存储在以太坊的特定位置。

声明了storedData之后，有一个函数（function）：named set，指定了一个参数，uint x，是一个无符号整数x，访问权限是public的，也就是公开的，任何人都可以访问和访问用它。 将参数x中保存的数据传送到storedData表示的数据地址。

另一个函数get的作用与set相反，它的作用是读取storedData中存储的数据。

对于以太坊，上述合约是拥有合约。

要访问状态变量，需要这样的前缀。 不是必需的，尽管这在其他语言中是常​​见的做法。

合约非常简单，只能做两件事： 1. 允许任何人在合约中存储一个数字； 2.这个号码全世界任何人都可以访问，没有任何可行的方法可以阻止你发布这个号码。 当然，任何人都可以再次调用 set，传入不同的值，覆盖之前的数字，但该数字仍会存储在区块链的历史记录中。

货币合约（子货币）示例

下面的合约实现了最简单的加密货币。 在这里，币确实可以无中生有，但只能由创建合约的人产生（实施不同的发行计划并不困难）。 此外，任何人都可以将硬币转移给其他人，不需要注册用户名和密码——只需要一个以太坊密钥对。

// SPDX-License-Identifier: GPL-3.0

pragma solidity  >=0.7.0 <0.9.0;
contract Coin {
    // 关键字“public”让这些变量可以从外部读取
    address public minter;
    mapping (address => uint) public balances;
    // 轻客户端可以通过事件针对变化作出高效的反应
    event Sent(address from, address to, uint amount);
    // 这是构造函数，只有当合约创建时运行
    constructor() {
        minter = msg.sender;
    }
    function mint(address receiver, uint amount) public {
        require(msg.sender == minter);
        require(amount < 1e60);
        balances[receiver] += amount;

    }
    function send(address receiver, uint amount) public {
        require(amount <= balances[msg.sender], "Insufficient balance.");
        balances[msg.sender] -= amount;
        balances[receiver] += amount;
        emit Sent(msg.sender, receiver, amount);
    }
}

这个合约比上一个稍微复杂一点，所以让我们解释一下：

第一行仍然是代码许可证，第二行是编译后的版本。

接下来是合约的名称，这次我们将其命名为Coin。

第 6 行地址 public minter； 这一行声明了一个名为 minter 的可访问变量，用于存储地址（address）。 地址类型为整数，长度为 160 位，但不允许任何计算操作。 这种类型适用于存储外部方的合约地址或密钥对。 关键字public 表示允许外部访问。 在编译时，编译器会自动生成一个函数，允许从合约外部访问这个状态变量的当前值。 编译器生成的函数的代码大致如下（external view就是external access）：

function minter() external view returns (address) { return minter; }

需要注意的是，这个函数已经由编译器自动为我们生成了，我们不需要再写了:)。

第 7 行，映射（地址 => uint）公共余额； 这里新建了一个变量balances，但是它的类型是映射（mapping），是一种比较复杂的数据类型，可以看到它的括号中的映射描述是用来建立地址address和一个uint值的对应关系，即可以通过这个地址从这个映射表中得到一个uint值。 程序运行时，映射会有一个初始化过程，初始uint值都是0。同样，public关键字也会创建一个access函数，只不过这次会返回地址映射的uint值，大致如下：

function balances(address _account) external view returns (uint) {

    return balances[_account];
}

可以看到，通过这个功能可以很方便的查询到账户的余额。

第 10 行，事件发送（地址来自，地址至，单位数量）； 这一行声明了一个“事件（event）”，它将在发送函数的最后一行（第 27 行代码）发出，使用 emit 关键字触发一个事件。 用户界面（当然还有服务器应用程序）可以监听在区块链上发送的事件而无需太多成本。 一旦发出，所有监听该事件的监听器都会收到通知。 并且所有事件都包含from、to和amount三个参数以太坊的实际用途，可以方便跟踪交易。 为了监听这个事件，你可以使用下面的 JavaScript 代码（假设 Coin 是一个通过 web3.js 创建的合约对象：

Coin.Sent().watch({}, '', function(error, result) {
    if (!error) {
        console.log("Coin transfer: " + result.args.amount +
            " coins were sent from " + result.args.from +
            " to " + result.args.to + ".");
        console.log("Balances now:\n" +
            "Sender: " + Coin.balances.call(result.args.from) +
            "Receiver: " + Coin.balances.call(result.args.to));
    }
})

这里，请注意自动生成余额函数是如何从用户界面调用的（事件监控代码的第 8 和 9 行）。

合约代码第13行，constructor是一个构造函数，只在合约创建过程中运行，之后无法调用。 它永久存储创建合同的人的地址： msg （以及 tx 和 block ）是一个特殊的全局变量，包含一些允许访问区块链的属性。 msg.sender 始终是当前（外部）函数调用的源地址。

最后，真正被用户或其他合约调用来完成本合约功能的方法是 mint 和 send。 如果 mint 被合约创建者以外的人调用，则什么也不会发生（验证条件由 require 函数控制）。 另一方面，任何人都可以使用 send 函数向其他人发送代币（当然，前提是发送者拥有这些代币）。 请记住，如果您使用合约将硬币发送到某个地址，当您在区块链浏览器上查看该地址时，您将看不到任何关于该地址的信息。 因为，实际上，你发币和改变余额的信息只是保存在具体合约的数据内存中。 通过使用事件，您可以非常简单地为您的新硬币创建一个“区块链浏览器”来跟踪交易和余额。

注意：代码仅供学习之用。