SOL:深入Solidity數據存儲位置——Storage_COM

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。

馬克·庫班稱自己已經完全改變看法 正在深入研究加密貨幣:6月21日消息，達拉斯獨行俠隊老板、億萬富翁馬克·庫班稱自己正在深入研究加密貨幣，已經完全轉變看法，不會錯過這個。（bitcoin.com）[2021/6/21 23:52:57]

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：

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????????}}}

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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????}}

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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

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。

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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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