Solidity:全局变量和特殊函数

Solidity在全局命名空间中已经存在了(预设了)一些特殊的变量函数,他们主要用来提供关于区块链的信息或一些通用的工具函数。

为了方便理解,可以把这些变量和函数理解为Solidity 语言层面的(原生) API 。

区块和交易

  • blockhash(uint blockNumber) returns (bytes32):指定区块的区块哈希——仅可用于最新的 256 个区块且不包括当前区块
  • block.chainid(uint): 当前链 id
  • block.coinbase(address ): 挖出当前区块的矿工地址
  • block.difficulty(uint) 当前区块难度
  • block.gaslimit(uint): 当前区块 gas 限额
  • block.number(uint): 当前区块号
  • block.timestamp(uint): 自 unix epoch 起始当前区块以秒计的时间戳
  • gasleft() returns (uint256) :剩余的 gas
  • msg.data(bytes): 完整的 calldata
  • msg.sender(address): 消息发送者(当前调用)
  • msg.sig(bytes4): calldata 的前 4 字节(也就是函数标识符)
  • msg.value(uint): 随消息发送的 wei 的数量
  • tx.gasprice(uint): 交易的 gas 价格
  • tx.origin(address payable): 交易发起者(完全的调用链)

注意:对于每一个外部函数调用,包括 msg.sendermsg.value 在内所有 msg 成员的值都会变化。这里包括对库函数的调用。

注意:不要依赖 block.timestampblockhash 产生随机数,除非你知道自己在做什么。

时间戳和区块哈希在一定程度上都可能受到挖矿矿工影响。例如,挖矿社区中的恶意矿工可以用某个给定的哈希来运行赌场合约的 payout 函数,而如果他们没收到钱,还可以用一个不同的哈希重新尝试。

当前区块的时间戳必须严格大于最后一个区块的时间戳,但这里能确保也需要它是在权威链上的两个连续区块。

注意:基于可扩展因素,区块哈希不是对所有区块都有效。你仅仅可以访问最近 256 个区块的哈希,其余的哈希均为零。

注意blockhash 函数之前是使用 block.blockhashblock.blockhashv0.4.22 开始不推荐使用,在 v0.5.0 已经移除了。

注意gasleft 函数之前是使用 msg.gas, msg.gasv0.4.21 开始不推荐使用,在 v0.5.0 已经移除了。

注意:在 v0.7.0, now ( block.timestamp 的别名) 被移除了。


ABI 编码及解码函数

  • abi.decode(bytes memory encodedData, (...)) returns (...):
    对给定的数据进行ABI解码,而数据的类型在括号中第二个参数给出 。
    例如:
    (uint a, uint[2] memory b, bytes memory c) = abi.decode(data, (uint, uint[2], bytes))
  • abi.encode(...) returns (bytes): ABI - 对给定参数进行编码
  • abi.encodePacked(...) returns (bytes):对给定参数执行 打包编码(packed encoding),注意,打包编码的方式可能是不明确的(注:这里翻译总是觉得怪怪的)。
  • abi.encodeWithSelector(bytes4 selector, ...) returns (bytes)
    ABI - 从第二个参数开始对给定参数进行编码,并在给定的四字节选择器前面加上前缀
  • abi.encodeWithSignature(string signature, ...) returns (bytes)
    等价于:
    abi.encodeWithSelector(bytes4(keccak256(signature), ...)

注意:这些编码函数可以用来构造函数调用数据,而不用实际进行调用。此外,keccak256(abi.encodePacked(a, b)) 是一种计算结构化数据的哈希值(尽管我们也应该关注到:使用不同的函数参数类型也有可能会引起“哈希冲突” )。


字节成员

  • bytes.concat(...) returns (bytes memory):将可变数量的字节和 bytes1, ..., bytes32 参数连接到一个字节数组

字符串成员

  • string.concat(...) returns (string memory):将可变数量的字符串参数连接到一个字符串数组

bytes.concatstring.concat

您可以使用 string.concat连接任意数量的string值。该函数返回一个string memory(字符串内存)数组,该数组包含参数的内容,没有填充。如果希望使用其他类型的参数,而这些参数不能隐式转换为string,则需要首先将它们转换为string

类似地,该 bytes.concat 函数可以连接任意数量的 bytesbytes1 ... bytes32 值。该函数返回一 bytes memory (字节内容) 数组 ,该数组包含参数的内容,不带填充。如果希望使用字符串参数或其他不能隐式转换为 bytes 的类型,则需要首先将它们转换为 bytesbytes1/…/bytes32

// SPDX-License-Identifier: GPL-3.0
pragma solidity  ^0.8.12;

contract  C  {
  string  s  =  "Storage";
  function  f(bytes  calldata  bc,  string  memory  sm,  bytes16  b)  public  view  {
  string  memory  concatString  =  string.concat(s,  string(bc),  "Literal",  sm);
  assert((bytes(s).length  +  bc.length  +  7  +  bytes(sm).length)  ==  bytes(concatString).length);

  bytes  memory  concatBytes  =  bytes.concat(bytes(s),  bc,  bc[:2],  "Literal",  bytes(sm),  b);
  assert((bytes(s).length  +  bc.length  +  2  +  7  +  bytes(sm).length  +  b.length)  ==  concatBytes.length);
  }
}

如果您调用string.concatbytes.concat不使用参数,它们将返回一个空数组。


错误处理

可以参阅错误处理及异常

assert(bool condition)
如果不满足条件,则会导致 Panic 错误,则撤销状态更改 - 用于检查内部错误。

require(bool condition)
如果条件不满足则撤销状态更改 - 用于检查由输入或者外部组件引起的错误。

require(bool condition, string memory message)
如果条件不满足则撤销状态更改 - 用于检查由输入或者外部组件引起的错误,可以同时提供一个错误消息。

revert()
终止运行并撤销状态更改。

revert(string memory reason)
终止运行并撤销状态更改,可以同时提供一个解释性的字符串。


数学和密码学函数

addmod(uint x, uint y, uint k) returns (uint)
计算 (x + y) % k,加法会在任意精度下执行,并且加法的结果即使超过 2**256 也不会被截取。从 v0.5.0 版本的编译器开始会加入对 k != 0 的校验(assert)。

mulmod(uint x, uint y, uint k) returns (uint)
计算 (x * y) % k,乘法会在任意精度下执行,并且乘法的结果即使超过 2**256 也不会被截取。从 v0.5.0 版本的编译器开始会加入对 k != 0 的校验(assert)。

keccak256((bytes memory) returns (bytes32)
计算 Keccak-256 哈希。

注意:之前 keccak256 的别名函数 sha3v0.5.0中已经移除。

sha256(bytes memory) returns (bytes32)
计算参数的 SHA-256 哈希。

ripemd160(bytes memory) returns (bytes20)
计算参数的 RIPEMD-160 哈希。

ecrecover(bytes32 hash, uint8 v, bytes32 r, bytes32 s) returns (address)
利用椭圆曲线签名恢复与公钥相关的地址,错误返回 0 值。
函数参数对应于 ECDSA签名的值:

  • r = 签名的前 32 字节
  • s = 签名的第2个32 字节
  • v = 签名的最后一个字节

ecrecover 返回一个 address, 而不是 address payable

警告:如果你使用 ecrecover ,需要了解,在不需要知道相应的私钥下,签名也可以转换为另一个有效签名(可能是另外一个数据的签名)。在 Homestead 硬分叉,这个问题对于 _transaction_ 签名已经解决了(查阅 EIP-2)。 不过 ecrecover 没有更改。除非需要签名是唯一的,否则这通常不是问题,或者是用它们来识别物品。 OpenZeppelin有一个 ECDSA助手库 ,可以将其用作 ecrecover 的”包装“,而不会出现此问题。

注意:在一个私链上,你很有可能碰到由于 sha256ripemd160 或者 ecrecover 引起的 Out-of-Gas。这个原因就是他们被当做所谓的预编译合约而执行,并且在第一次收到消息后这些合约才真正存在(尽管合约代码是硬代码)。发送到不存在的合约的消息非常昂贵,所以实际的执行会导致 Out-of-Gas 错误。在你的合约中实际使用它们之前,给每个合约发送一点儿以太币,比如 1 Wei。这在官方网络或测试网络上不是问题。


地址成员

  • <address>.balance (uint256)
    以 Wei 为单位的 地址类型 Address 的余额。

  • <address>.code (bytes memory)
    在 地址类型 Address 上的代码(可以为空)

  • <address>.codehash (bytes32)
    地址的代码哈希

  • <address payable>.transfer(uint256 amount)
    向 地址类型 Address 发送数量为amountWei,失败时抛出异常,使用固定(不可调节)的 2300 gas 的矿工费。

  • <address payable>.send(uint256 amount) returns (bool)
    向 地址类型 Address 发送数量为 amount 的 Wei,失败时返回 false,发送 2300 gas 的矿工费用,不可调节。

  • <address>.call(bytes memory) returns (bool, bytes memory)
    用给定的有效载荷(payload)发出底层 CALL 调用,返回成功状态及返回数据,发送所有可用 gas,也可以调节 gas

  • <address>.delegatecall(bytes memory) returns (bool, bytes memory)
    用给定的有效载荷 发出底层DELEGATECALL 调用 ,返回成功状态并返回数据,发送所有可用 gas,也可以调节 gas。 发出底层函数 DELEGATECALL,失败时返回 false,发送所有可用 gas,可调节。

  • <address>.staticcall(bytes memory) returns (bool, bytes memory)
    用给定的有效载荷 发出底层 STATICCALL 调用 ,返回成功状态并返回数据,发送所有可用 gas,也可以调节 gas

警告:在执行另一个合约函数时,应该尽可能避免使用 .call() ,因为它绕过了类型检查,函数存在检查和参数打包。

警告:使用 send 有很多危险:如果调用栈深度已经达到 1024(这总是可以由调用者所强制指定),转账会失败;并且如果接收者用光了 gas,转账同样会失败。为了保证以太币转账安全,总是检查 send 的返回值,利用 transfer 或者下面更好的方式: 用这种接收者取回钱的模式。

注意:在版本v0.5.0之前,Solidity允许通过合约实例来访问地址的成员,例如 this.balance ,不过现在禁止这样做,必须显式转换为地址后访问,如: address(this).balance

注意:如果在通过底层函数 delegatecall 发起调用时需要访问存储中的变量,那么这两个合约的存储布局需要一致,以便被调用的合约代码可以正确地通过变量名访问合约的存储变量。 这不是指在库函数调用(高级的调用方式)时所传递的存储变量指针需要满足那样情况。

注意:在 v0.5.0 版本以前, .call, .delegatecall.staticcall 仅仅返回成功状态,没有返回值。

注意:在 v0.5.0 版本以前, 还有一个 callcode 函数,现在已经去除。


合约相关

  • this (当前的合约类型)
    当前合约,可以显示转换为 地址类型 Address

  • selfdestruct(address payable recipient)
    销毁合约,并把余额发送到指定 地址类型 Address
    请注意selfdestruct 具有从EVM继承的一些特性:

    • 接收合约的 receive 函数 不会执行。
    • 合约仅在交易结束时才真正被销毁,并且 revert 可能会“撤消”销毁。

此外,当前合约内的所有函数都可以被直接调用,包括当前函数。

注意:在 v0.5.0 之前, 还有一个 suicide ,它和 selfdestruct 语义是一样的。


类型信息

表达式 type(X) 可用于检索参数 X 的类型信息。
目前,此功能还比较有限( X仅能是合约和整型),但是未来应该会扩展。

用于合约类型 C 支持以下属性:

  • type(C).name:
    获得合约名

  • type(C).creationCode:
    获得包含创建合同字节码的内存字节数组。它可以在内联汇编中构建自定义创建例程,尤其是使用 create2 操作码。 不能在合同本身或派生的合同访问此属性。 因为会引起循环引用

  • type(C).runtimeCode
    获得合同的运行时字节码的内存字节数组。这是通常由 C 的构造函数部署的代码。 如果 C 有一个使用内联汇编的构造函数,那么可能与实际部署的字节码不同。 还要注意库在部署时修改其运行时字节码以防范定期调用(guard against regular calls)。 与 .creationCode 有相同的限制,不能在合同本身或派生的合同访问此属性。 因为会引起循环引用

除上面的属性, 下面的属性在接口类型I下可使用:

  • type(I).interfaceId:
    返回接口Ibytes4 类型的接口 ID,接口 ID 参考: EIP-165 定义的, 接口 ID 被定义为 XOR异或) 接口内所有的函数的函数选择器(不包括所有继承的函数)。

对于整型 T 有下面的属性可访问:

  • type(T).min
    T 的最小值。

  • type(T).max
    T 的最大值。

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