在 Solidity中使用值数组以降低 gas 消耗

区块链技术 13 4 月 22, 2024 0 区块链315

本文讨论如何使用值数组（Value Array）替换引用数组（Reference Array）来减少 Solidity 智能合约的gas 消耗。

> * 原文地址：https://medium.com/coinmonks/value-arrays-in-solidity-32ca65135d5b 作者: [Julian Goddard](https://medium.com/@plaxion?source=post_page-----32ca65135d5b----------------------) > * 译文出自：[登链翻译计划](https://github.com/lbc-team/Pioneer) > * 译者：[Tiny熊](https://learnblockchain.cn/people/15) > * 本文永久链接：[learnblockchain.cn/article…](https://learnblockchain.cn/article/1381) > * 校对者: 无 ## 背景我们Datona Labs在开发和测试Solidity数据访问合约（S-DAC：Smart-Data-Access-Contract）模板过程中，经常需要使用只有很小数值的小数组（数组元素个数少）。在本示例中，研究了使用值数组（Value Array）是否比引用数组（Reference Array）更高效。 ## 讨论 Solidity支持内存（memory）中的分配数组，这些数组会很浪费空间（参考 [文档](https://learnblockchain.cn/docs/solidity/types.html#arrays)），而存储（*storage*）中的数组则会消耗大量的gas来分配和访问存储。但是Solidity所运行的[以太坊虚拟机（EVM）](https://learnblockchain.cn/2019/04/09/easy-evm)有一个256位（32字节）机器字长。正是后一个特性使我们能够考虑使用值数组（Value Array）。在机器字长的语言中，例如32位（4字节），值数组（Value Array）不太可能实用。我们可以使用值数组（Value Array）减少存储空间和gas消耗吗？ > 译者注：机器字长是指每一个指令处理的数据长度。 ## 比较值数组与引用数组 ### 引用数组（Reference Array）在 Solidity 中，数组通常是引用类型。这意味着每当在程序中遇到变量符号时，都会使用指向数组的指针，不过也有一些例外情况会生成一个拷贝（参考[文档-引用类型](https://learnblockchain.cn/docs/solidity/types.html#reference-types)）。在以下代码中，将10个元素的 8位uint `users` 的数组传递给`setUser`函数，该函数设置users数组中的一个元素： ```js contract TestReferenceArray { function test() public pure { uint8[10] memory users; setUser(users, 5, 123); require(users[5] == 123); } function setUser(uint8[10] memory users, uint index, uint8 ev) public pure { users[index] = ev; } } ``` 函数返回后，`users`数组元素将被更改。 ### 值数组（Value Arrays）值数组是以[值类型](https://learnblockchain.cn/docs/solidity/types.html#value-types)保存的数组。这意味着在程序中遇到变量符号，就会使用其值。 ```javascript contract TestValueArray { function test() public pure { uint users; users = setUser(users, 5, 12345); require(users == ...); } function setUser(uint users, uint index, uint ev) public pure returns (uint) { return ...; } } ``` 请注意，在函数返回之后，函数的users参数将保持不变，因为它是通过值传递的，为了获得更改后的值，需要将函数返回值赋值给users变量。 ### Solidity bytes32 值数组 Solidity 在 bytesX（X=1..32）类型中提供了一个部分值数组。这些字节元素可以使用数组方式访问单独读取，例如： ``` ... bytes32 bs = "hello"; byte b = bs[0]; require(bs[0] == 'h'); ... ``` 但不幸的是，在[Solidity 目前的版本](https://learnblockchain.cn/docs/solidity/types.html#index-7)中，我们无法使用数组访问方式写入某个字节： ``` ... bytes32 bs = "hello"; bs[0] = 'c'; // 不可以实现 ... ``` 让我们使用Solidity的 [using for](https://learnblockchain.cn/docs/solidity/contracts.html#using-for) 导入库的方式为bytes32类型添加新能力： ```js library bytes32lib { uint constant bits = 8; uint constant elements = 32; function set(bytes32 va, uint index, byte ev) internal pure returns (bytes32) { require(index < elements); index = (elements - 1 - index) * bits; return bytes32((uint(va) & ~(0x0FF << index)) | (uint(uint8(ev)) << index)); } } ``` 这个库提供了set()函数，它允许调用者将bytes32变量中的任何字节设置为想要的字节值。根据你的需求，你可能希望为你使用的其他bytesX类型生成类似的库。 ### 测试一把让我们导入该库并测试它： ```javascript import "bytes32lib.sol"; contract TestBytes32 { using bytes32lib for bytes32; function test1() public pure { bytes32 va = "hello"; require(va[0] == 'h'); // 类似 va[0] = 'c'; 的功能 va = va.set(0, 'c'); require(va[0] == 'c'); } } ``` 在这里，你可以清楚地看到set()函数的返回值被分配回参数变量。如果缺少赋值，则变量将保持不变，require()就是来验证它。 ## 可能的固定长度值数组在Solidity机器字长为256位（32字节），我们可以考虑以下可能的值数组。 ### 固定长度值数组这些是以些Solidity[可用整型](https://learnblockchain.cn/docs/solidity/types.html#integers)匹配的固定长度的值数组： ``` 固定长度值数组类型类型名描述 uint128[2] uint128a2 2个128位元素的值数组 uint64[4] uint64a4 4个64位元素的值数组 uint32[8] u...

原文地址：https://medium.com/coinmonks/value-arrays-in-solidity-32ca65135d5b 作者: Julian Goddard

译文出自：登链翻译计划

译者：Tiny熊

本文永久链接：learnblockchain.cn/article…

校对者: 无

背景

我们Datona Labs在开发和测试Solidity数据访问合约（S-DAC：Smart-Data-Access-Contract）模板过程中，经常需要使用只有很小数值的小数组（数组元素个数少）。在本示例中，研究了使用值数组（Value Array）是否比引用数组（Reference Array）更高效。

讨论

Solidity支持内存（memory）中的分配数组，这些数组会很浪费空间（参考文档），而存储（storage）中的数组则会消耗大量的gas来分配和访问存储。但是Solidity所运行的以太坊虚拟机（EVM）有一个256位（32字节）机器字长。正是后一个特性使我们能够考虑使用值数组（Value Array）。在机器字长的语言中，例如32位（4字节），值数组（Value Array）不太可能实用。

我们可以使用值数组（Value Array）减少存储空间和gas消耗吗？

译者注：机器字长是指每一个指令处理的数据长度。

比较值数组与引用数组

引用数组（Reference Array）

在 Solidity 中，数组通常是引用类型。这意味着每当在程序中遇到变量符号时，都会使用指向数组的指针，不过也有一些例外情况会生成一个拷贝（参考文档-引用类型）。在以下代码中，将10个元素的 8位uint users 的数组传递给setUser函数，该函数设置users数组中的一个元素：

contract TestReferenceArray {
    function test() public pure {
        uint8[10] memory users;

        setUser(users, 5, 123);
        require(users[5] == 123);
    }

    function setUser(uint8[10] memory users, uint index, uint8 ev) 
    public pure {
        users[index] = ev;
    }
}

函数返回后，users数组元素将被更改。

值数组（Value Arrays）

值数组是以值类型保存的数组。这意味着在程序中遇到变量符号，就会使用其值。

contract TestValueArray {
    function test() public pure {
        uint users;

        users = setUser(users, 5, 12345);
        require(users == ...);
    }

    function setUser(uint users, uint index, uint ev) public pure 
    returns (uint) {
        return ...;
    }
}

请注意，在函数返回之后，函数的users参数将保持不变，因为它是通过值传递的，为了获得更改后的值，需要将函数返回值赋值给users变量。

Solidity bytes32 值数组

Solidity 在 bytesX（X=1..32）类型中提供了一个部分值数组。这些字节元素可以使用数组方式访问单独读取，例如：

    ...
    bytes32 bs = "hello";
    byte b = bs[0];
    require(bs[0] == 'h');
    ...

但不幸的是，在Solidity 目前的版本中，我们无法使用数组访问方式写入某个字节：

    ...
    bytes32 bs = "hello";
    bs[0] = 'c'; // 不可以实现
    ...

让我们使用Solidity的 using for 导入库的方式为bytes32类型添加新能力：

library bytes32lib {
    uint constant bits = 8;
    uint constant elements = 32;

    function set(bytes32 va, uint index, byte ev) internal pure 
    returns (bytes32) {
        require(index &lt; elements);
        index = (elements - 1 - index) * bits;
        return bytes32((uint(va) & ~(0x0FF &lt;&lt; index)) | 
                        (uint(uint8(ev)) &lt;&lt; index));
    }
}

这个库提供了set()函数，它允许调用者将bytes32变量中的任何字节设置为想要的字节值。根据你的需求，你可能希望为你使用的其他bytesX类型生成类似的库。

测试一把

让我们导入该库并测试它：

import "bytes32lib.sol";

contract TestBytes32 {
    using bytes32lib for bytes32;

    function test1() public pure {
        bytes32 va = "hello";
        require(va[0] == 'h');
        // 类似 va[0] = 'c'; 的功能
        va = va.set(0, 'c');
        require(va[0] == 'c');
    }
}

在这里，你可以清楚地看到set()函数的返回值被分配回参数变量。如果缺少赋值，则变量将保持不变，require()就是来验证它。

可能的固定长度值数组

在Solidity机器字长为256位（32字节），我们可以考虑以下可能的值数组。

固定长度值数组

这些是以些Solidity可用整型匹配的固定长度的值数组：


                         固定长度值数组
类型          类型名       描述
uint128[2]   uint128a2   2个128位元素的值数组
uint64[4]    uint64a4    4个64位元素的值数组
uint32[8]    u...