智能合约

以太坊的智能合约是运行在 以太坊虚拟机（EVM, Ethereum Virtual Machine） 上的代码，EVM是智能合约的沙盒，合约存储在以太坊的区块链上，并被编译成 EVM字节码 。EVM字节码是一种低级的面向栈的语言，类似于汇编语言，EVM字节码可以通过以太坊虚拟机执行。

Solidity

Solidity 是一种面向合约的、为实现智能合约而创建的高级编程语言，它的语法类似于JavaScript和Python，可以编译成EVM字节码，然后在以太坊虚拟机上执行。

下面的合约是一个最简单的加密货币合约

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pragma solidity ^0.4.21;

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
    function Coin() public {
        minter = msg.sender;
    }

    function mint(address receiver, uint amount) public {
        if (msg.sender != minter) return;
        balances[receiver] += amount;
    }

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

接下来对合约里面的一些代码进行解读 
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address public minter;

这一行声明了一个可以被公开访问的 address 类型的状态变量。这个类型适合存储合约地址或外部人员的密钥对。

关键字 public 自动生成一个函数，可以让你在合约之外读取这个状态变量的当前值。由编译器生成的函数代码大致如下：

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function minter() returns (address) { return minter; }
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mapping (address => uint) public balances;

这一行创建一个公共状态变量，该类型将 address 映射为无符号整数。 Mappings 可以看作是一个哈希表，它会执行虚拟初始化，使所有可能存在的键都映射到一个字节表示全为零的值。

但是，这种类比并不太恰当，因为它既不能获得映射的所有键的列表，也不能获得所有值的列表。 因此，要么记住你添加到 mapping 中的数据（使用列表或更高级的数据类型会更好），要么在不需要键列表或值列表的上下文中使用它，就如本例。

public 关键字创建的 getter 函数 getter function 大致如下，通过该函数可以轻松地查询到账户的余额：

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function balances(address _account) public view returns (uint) {
    return balances[_account];
}
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event Sent(address from, address to, uint amount);

这一行声明了一个 event ，它会在函数 send 中被触发。客户端可以通过监听这些事件针对变化作出高效的反应，一旦它被发出，监听该事件的 lister 都将收到通知。

可以使用如下代码监听该事件：

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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));
    }
})
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function Coin() public {
        minter = msg.sender;
    }

特殊函数 Coin 是合约的构造函数，只有当合约创建时运行。构造函数会在合约创建时执行，且只执行一次。构造函数的函数名必须与合约名相同，且不能有返回值。

它永远存储创建合约的人的地址，全局变量 msg （以及 tx 和 **block**），包含一些允许访问区块链的属性。

msg.sender 始终指向当前函数的调用者的地址，而 tx.origin 始终指向事务的发起者。

可见性

Solidity有几种默认的变量或函数访问域关键字： private 、 public 、 external 、 private 。对合约实例方法来讲，默认可见状态为 public ，而合约实例变量的默认可见状态为 private 。

  • public ：表示该函数或状态变量可以从任何地方调用，包括合同内部、外部合同、外部用户。如果不显式指定函数或状态变量的可见性，它们将被视为public。
  • private ：表示函数或变量只能在本合约内部使用（代码层面）
  • external ：表示函数只能从外部访问，不能被合约里的函数直接调用，但可以使用 this.func() 外部调用的方式调用该函数
  • internal ：一般用在合约继承中，父合约中被标记成 internal 状态变量或函数可供子合约进行直接访问和调用（外部无法直接获取和调用）

底层调用方式

Solidity有两种用于与其他合同进行交互的低级函数： call 、 delegatecall

它们的区别如下图所示：

  • call 方式会调用外部合约B的 func() 函数，在外部合约上下文执行完后继续返回本合约A上下文执行。 call 返回一个bool值来表明外部调用成功与否
  • delegatecall 方式相当于将外部合约B的 func() 代码复制到本合约的上下文空间中执行。 delegatecall 返回一个bool值来表明外部调用成功与否

此外还有 callcode 函数，它是 delegatecall 之前的一个版本，现在已经弃用。它俩在 msg.sender 和 msg.value 的指向上有区别

回退函数 fallback()

fallback() 函数是一种特殊的函数，通常用于接收以太币或处理未知函数调用，具有以下特征：

  • 三无函数：一个合同只能有一个 fallback() 函数，且没有名字、没有参数、没有返回值
  • 替补函数：如果一个合同收到一个未知的函数调用，就会执行 fallback() 函数。这可用于实现一种默认行为或错误处理逻辑
  • 收币函数：当合同收到以太币时，会执行 fallback() 函数，以处理接收到的以太币
  • 如果合同需要接收以太币，且没有声明 receive() 函数，那么需要将 fallback() 函数声明为 payable ，否则会抛出异常
  • 在 Solidity 0.6.0 及更高版本中，无数据的以太币转账将触发合约的 receive() 函数（如果定义了的话），而不是 fallback() 函数。如果没有定义 receive() 函数，则会触发 fallback() 函数

交易函数

发送Ether主要有以下几个函数： call.value()() 、 send() 、 transfer()

call.value()()

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address.to.call.value(amountInWei)(data)

// `address.to` 是要接收以太币的目标地址
// `amountInWei` 是要发送的以太币数量，以wei为单位
// `data` 是要传递给目标地址的调用数据，如果不发送数据，可以省略

在合约中直接发起 TX 的函数之一，相当危险

send()

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address.send(uint256 amount);

// `address` 是接收以太币的目标地址
// `amount` 是要发送的以太币数量，以wei为单位

通过该函数发送Ether失败时直接返回 false

send() 的目标如果是合约账户，则会尝试调用它的 fallback() 函数， fallback() 函数执行失败，会直接返回 false ，但只提供 2300 Gas 给 fallback() ，所以可以防止重入漏洞

transfer()

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address.transfer(uint256 amount);

// `address` 是接收以太币的目标地址
// `amount` 是要发送的以太币数量，以wei为单位

transfer() 是一个较为安全的转币函数，该函数调用没有返回值，当发送失败时（例如，由于 gas 不足或接收函数抛出异常）会自动回滚状态，抛出异常。如果目标是一个合约账户，它会尝试执行合约的接收函数（ fallback() 函数），并且只会传递 2300 Gas 用于 fallback() 函数执行，这可以防止因 gas 不足而导致的转账失败。

自定义修饰符

自定义修饰符（Modifiers）用于在函数执行前和/或执行后修改函数的行为

  • 定义修饰符：
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    modifier ModifierName(parameters) {
        // 在函数执行前的代码，如 `require(msg.sender == owner);` 
        _; // 占位符
        // 在函数执行后的代码
    }

ModifierName 是修饰符的名称，可以自定义

parameters 可选，用于传递参数给修饰符，通常用于指定某些条件

_ 是占位符，表示函数的实际逻辑将在此执行。如果修饰符通过了所有条件检查，那么 _ 中的代码将在函数执行之前和之后执行

  • 在函数中应用修饰符
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    function functionName(parameters) public ModifierName(parameters) {
        // 函数的实际逻辑
    }

只需要在函数声明之前加上修饰符名称，就可以将其应用于该函数

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