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。

何寶宏：元宇宙將推動數字經濟與實體經濟走向深入融合:金色財經報道，中國信息通信研究院云計算與大數據研究所所長何寶宏在接受采訪時表示，我國產業數字化規模仍有不小的提升空間，數字技術創新應用依然迫切，此外，元宇宙將推動數字經濟與實體經濟走向深入融合。當前的數字經濟更像是傳統經濟的數字化轉型，而未來的數字原生世界，元宇宙或者Web3.0里面企業的組織形態理應發生非常大的變化。

元宇宙是數字技術、數字產品、數字產業發展的必然形態，將推動數字經濟與實體經濟走向深入融合。何寶宏表示，當前，元宇宙概念邊界仍在持續探索，技術工具還有較大優化空間，現象級應用有待開發，整體還處于起步培育的初級階段。[2023/4/9 13:52:13]

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：

CZ：個人沒有深入參與BNB Chain的研發是希望能維持去中心化:3月8日消息，Binance 創始人 CZ 在 AMA 中發言表示，個人沒有深入參與 BNB Chain 研發的原因之一是因為希望 BNB Chain 維持去中心化，自己平常更專注于處理 CEX 的事，未來有充裕時間也會關注 BNB 生態。[2023/3/8 12:49:54]

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????????}}}

共為2020 | Block.one首席執行官：區塊鏈深入數據，更好為用戶服務:金色財經現場報道，2020年6月21日，由金色財經主辦的共為2020·區塊鏈創新應用論壇在深圳拉開帷幕。Block.one首席執行官Brendan Blumer、金色財經CEO安鑫鑫就《Block.one、EOSIO和區塊鏈未來》進行現場連線。Block.one首席執行官Brendan Blumer指出：大家看到周圍的事物往往只是表面，但往下深挖是很大的數據庫。比如現在社交媒體上有很多廣告，這些廣告下面是數據，很多公司用算法和技術方法把廣告推送到我們身邊。區塊鏈技術可以深入其中，提高更好的透明度，看是否為用戶服務，讓用戶能更好的掌控。[2020/6/21]

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：

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

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]

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。

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

動態 | 南開大學新設金融科技研究中心 對區塊鏈等科研課題進行深入研究:7月13日，南開大學金融學院金融科技研究中心在天津成立。該中心內設南開大學金融學院金融科技創新實驗室，對金融以及人工智能、大數據、區塊鏈等科研課題進行深入研究，并推動與在金融科技領域全球領先的機構和專家廣泛合作，培養出優秀的研究人才和產業人才。[2018/7/13]

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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