深入Solidity數據存儲位置——Storage_SOL

這是深入Solidity數據存儲位置系列的另一篇。在今天的文章中，我們將更詳細地介紹EVM中的一個重要數據位置：存儲。

我們將看到合約存儲的布局是如何工作的，storage引用。我們還將使用OpenZeppelin和Compound中的一些合約來學習storage引用在實踐中如何工作，同時順便學習這些流行合約和協議背后的Solidity代碼。

目錄

介紹

存儲的布局

存儲器的基礎知識

與存儲交互

函數參數中的存儲指針

函數體中的存儲指針

讀取存儲的成本。

結論

介紹

了解以太坊和基于EVM的鏈中的存儲模型對于良好的智能合約開發至關重要。

你可以在智能合約上永久地存儲數據，以便將來執行時可以訪問它。每個智能合約都在自己的永久存儲中保持其狀態。它就像*"智能合約的迷你數據庫"*，但與其他數據庫不同，這個數據庫是可以公開訪問的。所有存儲在智能合約存儲器中的值可供外部免費讀取，無需向區塊鏈發送交易。

然而，向存儲空間寫入是相當昂貴的。事實上，就Gas成本而言，它是EVM中最昂貴的操作。存儲的內容可以通過sendTransaction調用來改變。這種調用會改變狀態。這就是為什么合約變量被稱為狀態變量的原因。

需要記住的一件事是，在以太坊和EVM的設計中，一個合約既不能讀也不能寫非自身定義的任何存儲。合約A可以從另一個合約B的存儲中讀取或寫入的唯一方法是當合約B暴露出使其能夠這樣做的函數。

存儲的基本原理

智能合約的存儲是一個持久的可讀可寫的數據位置。意思是說，如果數據在一次交易中被寫入合約存儲，一旦交易完成，它就會持久存在。在這個交易之后，讀取合約存儲將檢索到之前這個交易所寫入/更新的數據。

南寧市深入推進“區塊鏈+”人社應用和“打包快辦”服務改革:8月20日，南寧市人社局召開專題黨組會，傳達學習市委十二屆十次全體（擴大）會議精神，并就抓好貫徹落實作出部署。會議強調，局系統廣大黨員干部要將思想認識統一到市委決策部署上來，將學習貫徹市委十二屆十次全體（擴大）會議精神和年度工作任務相結合，扎實推進各項中心工作；抓重點攻難點，切實保障和改善民生，千方百計保就業，兜住基本民生底線，深入推進“智慧人社”工作，深化“一門式”服務改革，深入推進“區塊鏈+”人社應用和“打包快辦”服務改革，確保完成全年目標任務。（南寧日報）[2020/8/23]

每個合約都有自己的存儲，可以用以下規則來描述和綁定：

持有狀態變量

在交易和函數調用之間持久存在

讀取是免費的，但寫入是昂貴的

合約存儲在合約構建期間被預先分配。

駐留在存儲中的變量在Solidity中被稱為狀態變量。

你應該記住關于合約存儲的唯一事情是：

存儲是持久保存和昂貴的!

將數據保存到存儲中是EVM中需要最多的Gas的操作之一。

寫入存儲的實際成本是多少？

成本并不總是相同的，計算寫入存儲的Gas是相當復雜的公式，尤其是在最新的以太坊2

所有靜態大小的變量都是按照它們被定義的順序依次放入存儲槽的。

記住：每個存儲槽最多可以容納32字節長的值。

在我們上面的例子中，a和b是32字節長。因此，它們被分配了自己的存儲槽。

將狀態變量打包在一個存儲槽中

在我們之前的例子中沒有什么特別之處。但是現在讓我們考慮這樣的情況：你有幾個不同大小的uint變量，如下所示：

聲音 | 大連港：將繼續開拓區塊鏈技術 深入開展創新工作:金色財經報道，大連港(601880)被提問“除了區塊鏈電子放貨平臺之外，接下來還有什么區塊鏈項目落地”時表示，目前，大連港利用區塊鏈的去中心化、不可篡改、共享賬本等特征所建立的區塊鏈信任機制，使業務信息公開透明公正，借助區塊鏈的數據加密作用強化數據信息安全功能，確保數據的安全性、完整性和一致性，使船、輪駁公司、智慧港口平臺各方都能實時、安全、無縫地傳遞拖輪作業信息，實現全程留痕和全程可追溯，滿足輪駁業務的安全性和準確性要求。未來大連港還將繼續開拓區塊鏈技術業務實現場景，深入開展創新工作，在全港口領域推行區塊鏈技術應用落地。（上證e互動）[2019/10/30]

pragma?solidity?^0

它的存儲布局會是這樣的：

因此，一個變量的"地址"由兩個部分組成。

槽號：變量所在的位置。

變量開始的字節偏移量。

讓我們繼續看一些基本的匯編代碼，以便更好地理解。看看下面的合約和它的函數：

contract?Storage?{??uint64?a?=?1;??uint64?b?=?2;??uint128?c?=?3;function?getSlotNumbers()?public?view?returns(uint256?slotA,?uint256?slotB,?uint256?slotC)?{????assembly?{????slotA?:=?a.slot??????slotB?:=?b.slot??????slotC?:=?c.slot????}}??function?getVariableOffsets()?public?view?returns(uint256?offsetA,?uint256?offsetB,?uint256?offsetC)?{??assembly?{??????????offsetA?:=?a.offset????????????offsetB?:=?b.offset????????????offsetC?:=?c.offset????????}}}

動態 | 2019年7月國內一級市場區塊鏈融資10強發布 區塊鏈行業的發展不斷向產業端深入:據中國金融信息網報道，8月8日，中國金融信息網與烯牛數據聯合發布2019年7月份國內一級市場區塊鏈項目融資10強榜單。從榜單來看，在整體融資大幅下滑的趨勢下，2019年7月份國內區塊鏈項目融資數量出現回升。監測數據顯示，數字貨幣和交易平臺類融資項目明顯增多，天秤幣白皮書的發布在一定程度上提振了市場預期，但是此類項目將面臨與天秤幣的直接競爭，其商業邏輯未來或將受到天秤幣嚴酷打壓。與實體經濟結合的項目依然占據著榜單的主流，分別涉及金融、大數據、交通運輸、電商、傳媒、產權、房地產和游戲領域。從連續發布的榜單來看，區塊鏈行業的發展不斷向產業端深入，應用端的開發落地越來越具體，與實體經濟結合發展的想象空間逐漸立體化。從技術角度來看，加密、數據庫、共識、P2P和智能合約的發展日益成熟，區塊鏈作為集成性創新技術的發揮邊界正在逐步拓展。[2019/8/8]

通過Remix運行這兩個函數可以得到以下輸出:

要檢索變量c所指向的槽，使用c.slot，要檢索字節偏移量，使用c.offset。僅使用c本身會導致錯誤：

function?ReadVariableC()?public?view?returns?(uint64?value)?{assembly?{????????value?:=?sload(c)????}}

上面的代碼將不會被編譯，并會出現以下錯誤

有一點也要提到的是，在內聯匯編中，你不能向存儲變量的.slot或.offset賦值：

聲音 | 李東榮：依托區塊鏈研究工作組等 就國內外金融科技熱點重點問題開展深入研究:據人民網報道，中國互聯網金融協會會長李東榮做客人民網視頻訪談表示，從四方面加強金融科技發展，其中提到： 第一，依托移動金融專委會、網絡與信息安全專委會、金融科技發展與研究工作組、區塊鏈研究工作組等，牽頭組織行業研究力量，就國內外金融科技熱點重點問題開展深入研究，主要包括英美及部分新興市場國家金融科技監管最新進展，網絡借貸、股權眾籌等金融科技業態國際比較，監管科技、監管沙箱發展情況，大數據、云計算、人工智能、區塊鏈等技術在金融領域的應用情況等。其次是持續加強金融科技標準化建設，提升行業標準化規范化水平。三是履行社會組織對外交往職能，不斷加強金融科技國際交流合作。 第四，協會綜合運用自身掌握數據，以及司法系統、科技公司等第三方合作數據，針對互聯網資管、網絡借貸、ICO、互聯網非法外匯交易、涉嫌違法違規宣傳活動等重點領域持續開展監測。[2018/12/27]

function?doesNotCompile()?public?{????assembly?{????????a.slot?:=?8????????a.offset?:=?9????}}

solc編譯器的錯誤報告

Yul中存儲指針的偏移量的值是多少呢？在函數體中，一些變量可以是存儲指針/存儲引用。例如，這包括struct、array和mapping。對于這樣的變量，在Yul中.offset總是為零，因為這樣的變量總是占據了一個完整的存儲槽，不能與其他變量緊密地擠在一起存儲。

結論

智能合約的存儲空間，無論是初始化還是修改里面的數據，都要付出高昂的代價。雖然從合約存儲中讀取數據是免費的，但如果這些讀取操作是改變狀態的交易的一部分，我們還是應該考慮到向智能合約的存儲讀取時的Gas成本。

聲音 | 法中委員會秘書長林碧溪：中法兩國深入區塊鏈及人工智能合作:據人民網消息，2018年第五屆中法團隊合作創新獎即將在巴黎揭幕，法中委員會秘書長林碧溪表示，今年提交的候選項目中，區塊鏈、人工智能、數字化工具的項目明顯增加，且涉及領域非常廣泛，覆蓋核電站老化預測的解決方案、區塊鏈學歷認證及智慧城市能源管理等領域。林碧溪指出，中法兩國創新合作的多樣性，體現在創新合作的跨領域特征中。當今世界技術革新非常迅速，從區塊鏈、人工智能到數字應用，都需要中法合作團隊及時掌握并適應形勢，才能致力于開發未來的新技術。[2018/11/30]

由于對存儲的操作有很高的Gas成本，Solidity文檔中指出了一個重要的考慮。

應該將你存儲在持久性存儲中的內容減少到合約運行所需的程度。

建議盡可能地將某些數據存儲在合約存儲之外，以減少相關的Gas成本。

參考資料

深入以太坊,Part2

Solidity文檔：狀態變量在儲存中的布局g

openzeppelin-contracts/StorageSlot.sol

Solidity中的數據表示

了解以太坊智能合約的存儲

解剖智能合約的結構--功能、數據和變量

譯文出自：登鏈翻譯計劃譯者：翻譯小組?校對：Tiny熊

本翻譯由DuetProtocol贊助支持。

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

參考資料

登鏈翻譯計劃:https://github.com/lbc-team/Pioneer

翻譯小組:https://learnblockchain.cn/people/412

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

深入Solidity數據存儲位置:https://learnblockchain.cn/article/4864

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

Compound:https://compound.finance/docs

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

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

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

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

來源：Aavev3Protocol,Pool.sol:https://github.com/aave/aave-v3-core/blob/master/contracts/protocol/pool/Pool.sol

來源：Aavev3,PoolStorage.sol:https://github.com/aave/aave-v3-core/blob/master/contracts/protocol/pool/PoolStorage.sol

來源：OpenZeppelinGithub代碼庫，ERC20.sol:https://github.com/OpenZeppelin/openzeppelin-contracts/blob/master/contracts/token/ERC20/ERC20.sol

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

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

來源：OpenZeppelinGithub資源庫中的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

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

應該將你存儲在持久性存儲中的內容減少到合約運行所需的程度:https://learnblockchain.cn/docs/solidity/introduction-to-smart-contracts.html#index-10

深入以太坊,Part2:https://blog.openzeppelin.com/ethereum-in-depth-part-2-6339cf6bddb9/

Solidity文檔：狀態變量在儲存中的布局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中的數據表示:https://ethdebug.github.io/solidity-279"??src="https://img.jinse.cn/5363788_image3.png"?>

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