以太坊智能合約源碼

1. 以太坊是什麼丨以太坊開發入門指南

以太坊是什麼丨以太坊開發入門指南
很多同學已經躍躍欲試投入到區塊鏈開發隊伍當中來，可是又感覺無從下手，本文將基於以太坊平台，以通俗的方式介紹以太坊開發中涉及的各晦澀的概念，輕松帶大家入門。
以太坊是什麼
以太坊（Ethereum）是一個建立在區塊鏈技術之上， 去中心化應用平台。它允許任何人在平台中建立和使用通過區塊鏈技術運行的去中心化應用。
對這句話不理解的同學，姑且可以理解為以太坊是區塊鏈里的Android，它是一個開發平台，讓我們就可以像基於Android Framework一樣基於區塊鏈技術寫應用。
在沒有以太坊之前，寫區塊鏈應用是這樣的：拷貝一份比特幣代碼，然後去改底層代碼如加密演算法，共識機制，網路協議等等（很多山寨幣就是這樣，改改就出來一個新幣）。
以太坊平台對底層區塊鏈技術進行了封裝，讓區塊鏈應用開發者可以直接基於以太坊平台進行開發，開發者只要專注於應用本身的開發，從而大大降低了難度。
目前圍繞以太坊已經形成了一個較為完善的開發生態圈：有社區的支持，有很多開發框架、工具可以選擇。
智能合約
什麼是智能合約
以太坊上的程序稱之為智能合約， 它是代碼和數據(狀態)的集合。
智能合約可以理解為在區塊鏈上可以自動執行的（由事件驅動的）、以代碼形式編寫的合同（特殊的交易）。
在比特幣腳本中，我們講到過比特幣的交易是可以編程的，但是比特幣腳本有很多的限制，能夠編寫的程序也有限，而以太坊則更加完備（在計算機科學術語中，稱它為是「圖靈完備的」），讓我們就像使用任何高級語言一樣來編寫幾乎可以做任何事情的程序（智能合約）。
智能合約非常適合對信任、安全和持久性要求較高的應用場景，比如：數字貨幣、數字資產、投票、保險、金融應用、預測市場、產權所有權管理、物聯網、點對點交易等等。
目前除數字貨幣之外，真正落地的應用還不多（就像移動平台剛開始出來一樣），相信1到3年內，各種殺手級會慢慢出現。
編程語言：Solidity
智能合約的默認的編程語言是Solidity，文件擴展名以.sol結尾。
Solidity是和JavaScript相似的語言，用它來開發合約並編譯成以太坊虛擬機位元組代碼。
還有長像Python的智能合約開發語言：Serpent，不過建議大家還是使用Solidity。
Browser-Solidity是一個瀏覽器的Solidity IDE, 大家可以點進去看看，以後我們更多文章介紹Solidity這個語言。
運行環境：EVM
EVM（Ethereum Virtual Machine）以太坊虛擬機是以太坊中智能合約的運行環境。
Solidity之於EVM，就像之於跟JVM的關系一樣，這樣大家就容易理解了。
以太坊虛擬機是一個隔離的環境，在EVM內部運行的代碼不能跟外部有聯系。
而EVM運行在以太坊節點上，當我們把合約部署到以太坊網路上之後，合約就可以在以太坊網路中運行了。
合約的編譯
以太坊虛擬機上運行的是合約的位元組碼形式，需要我們在部署之前先對合約進行編譯，可以選擇Browser-Solidity Web IDE或solc編譯器。
合約的部署
在以太坊上開發應用時，常常要使用到以太坊客戶端（錢包）。平時我們在開發中，一般不接觸到客戶端或錢包的概念，它是什麼呢？
以太坊客戶端（錢包）
以太坊客戶端，其實我們可以把它理解為一個開發者工具，它提供賬戶管理、挖礦、轉賬、智能合約的部署和執行等等功能。
EVM是由以太坊客戶端提供的。
Geth是典型的開發以太坊時使用的客戶端，基於Go語言開發。 Geth提供了一個互動式命令控制台，通過命令控制台中包含了以太坊的各種功能（API）。Geth的使用我們之後會有文章介紹，這里大家先有個概念。
Geth控制台和Chrome瀏覽器開發者工具里的面的控制台是類似，不過是跑在終端里。
相對於Geth，Mist則是圖形化操作界面的以太坊客戶端。
如何部署
智能合約的部署是指把合約位元組碼發布到區塊鏈上，並使用一個特定的地址來標示這個合約，這個地址稱為合約賬戶。
以太坊中有兩類賬戶：
· 外部賬戶
該類賬戶被私鑰控制（由人控制），沒有關聯任何代碼。
· 合約賬戶
該類賬戶被它們的合約代碼控制且有代碼與之關聯。
和比特幣使用UTXO的設計不一樣，以太坊使用更為簡單的賬戶概念。
兩類賬戶對於EVM來說是一樣的。
外部賬戶與合約賬戶的區別和關系是這樣的：一個外部賬戶可以通過創建和用自己的私鑰來對交易進行簽名，來發送消息給另一個外部賬戶或合約賬戶。
在兩個外部賬戶之間傳送消息是價值轉移的過程。但從外部賬戶到合約賬戶的消息會激活合約賬戶的代碼，允許它執行各種動作（比如轉移代幣，寫入內部存儲，挖出一個新代幣，執行一些運算，創建一個新的合約等等）。
只有當外部賬戶發出指令時，合同賬戶才會執行相應的操作。
合約部署就是將編譯好的合約位元組碼通過外部賬號發送交易的形式部署到以太坊區塊鏈上（由實際礦工出塊之後，才真正部署成功）。
運行
合約部署之後，當需要調用這個智能合約的方法時只需要向這個合約賬戶發送消息（交易）即可，通過消息觸發後智能合約的代碼就會在EVM中執行了。
Gas
和雲計算相似，佔用區塊鏈的資源（不管是簡單的轉賬交易，還是合約的部署和執行）同樣需要付出相應的費用（天下沒有免費的午餐對不對!）。
以太坊上用Gas機制來計費，Gas也可以認為是一個工作量單位，智能合約越復雜（計算步驟的數量和類型，佔用的內存等），用來完成運行就需要越多Gas。
任何特定的合約所需的運行合約的Gas數量是固定的，由合約的復雜度決定。
而Gas價格由運行合約的人在提交運行合約請求的時候規定，以確定他願意為這次交易願意付出的費用：Gas價格（用以太幣計價） * Gas數量。
Gas的目的是限制執行交易所需的工作量，同時為執行支付費用。當EVM執行交易時，Gas將按照特定規則被逐漸消耗，無論執行到什麼位置，一旦Gas被耗盡，將會觸發異常。當前調用幀所做的所有狀態修改都將被回滾， 如果執行結束還有Gas剩餘，這些Gas將被返還給發送賬戶。
如果沒有這個限制，就會有人寫出無法停止（如：死循環）的合約來阻塞網路。
因此實際上（把前面的內容串起來），我們需要一個有以太幣余額的外部賬戶，來發起一個交易（普通交易或部署、運行一個合約），運行時，礦工收取相應的工作量費用。
以太坊網路
有些著急的同學要問了，沒有以太幣，要怎麼進行智能合約的開發？可以選擇以下方式：
選擇以太坊官網測試網路Testnet
測試網路中，我們可以很容易獲得免費的以太幣，缺點是需要發很長時間初始化節點。
使用私有鏈
創建自己的以太幣私有測試網路，通常也稱為私有鏈，我們可以用它來作為一個測試環境來開發、調試和測試智能合約。
通過上面提到的Geth很容易就可以創建一個屬於自己的測試網路，以太幣想挖多少挖多少，也免去了同步正式網路的整個區塊鏈數據。
使用開發者網路(模式)
相比私有鏈，開發者網路(模式)下，會自動分配一個有大量余額的開發者賬戶給我們使用。
使用模擬環境
另一個創建測試網路的方法是使用testrpc，testrpc是在本地使用內存模擬的一個以太坊環境，對於開發調試來說，更方便快捷。而且testrpc可以在啟動時幫我們創建10個存有資金的測試賬戶。
進行合約開發時，可以在testrpc中測試通過後，再部署到Geth節點中去。
更新：testrpc 現在已經並入到Truffle 開發框架中，現在名字是Ganache CLI。
Dapp：去中心化的應用程序
以太坊社區把基於智能合約的應用稱為去中心化的應用程序(DecentralizedApp)。如果我們把區塊鏈理解為一個不可篡改的資料庫，智能合約理解為和資料庫打交道的程序，那就很容易理解Dapp了，一個Dapp不單單有智能合約，比如還需要有一個友好的用戶界面和其他的東西。
Truffle
Truffle是Dapp開發框架，他可以幫我們處理掉大量無關緊要的小事情，讓我們可以迅速開始寫代碼-編譯-部署-測試-打包DApp這個流程。
總結
我們現在來總結一下，以太坊是平台，它讓我們方便的使用區塊鏈技術開發去中心化的應用，在這個應用中，使用Solidity來編寫和區塊鏈交互的智能合約，合約編寫好後之後，我們需要用以太坊客戶端用一個有餘額的賬戶去部署及運行合約（使用Truffle框架可以更好的幫助我們做這些事情了）。為了開發方便，我們可以用Geth或testrpc來搭建一個測試網路。
註：本文中為了方便大家理解，對一些概念做了類比，有些嚴格來不是准確，不過我也認為對於初學者，也沒有必要把每一個概念掌握的很細致和准確，學習是一個逐步深入的過程，很多時候我們會發現，過一段後，我們會對同一個東西有不一樣的理解。

2. 以太坊智能合約是什麼

以太坊是一個分布式的計算平台。它會生成一個名為Ether的加密貨幣。程序員可以在以太坊區塊鏈上寫下「智能合約」，這些以太坊智能合約會根據代碼自動執行。

以太坊是什麼？
以太坊經常與比特幣相提並論，但情況卻有所不同。比特幣是一種加密貨幣和分布式支付網路，允許比特幣在用戶之間轉移。

相關：什麼是比特幣？它是如何工作的？

以太坊項目有更大的目標。正如Ethereum網站所說，「以太坊是一個運行智能合約的分布式平台」。這些智能合約運行在「以太坊虛擬機」上，這是一個由所有運行乙太網節點的設備組成的分布式計算網路。

「分布式平台」部分意味著任何人都可以建立並運行以太坊節點，就像任何人都可以運行比特幣節點一樣。任何想要在節點上運行「智能合約」的人都必須向Ether中的這些節點的運營商付款，這是一個與以太坊相關的加密貨幣。因此，運行乙太網節點的人提供計算能力，並在乙太網中獲得支付，這與運行比特幣節點的人提供哈希能力並以比特幣支付的方式類似。

換句話說，雖然比特幣僅僅是一個區塊鏈和支付網路，但以太坊是一個分布式計算網路，其區塊鏈可以用於許多其他事情。以太坊白皮書中提供了詳細信息。

以太是什麼？
乙太網是與以太坊區塊鏈相關的數字標記（或者說就是加密貨幣）。換句話說，以太是代幣，以太坊是平台。但是，現在人們經常交替使用這些術語。例如，Coinbase允許你購買以太坊代幣（Ethereum），即代表以太幣代幣。

這在技術上就是「altcoin」，這實際上意味著一個非比特幣加密貨幣。和比特幣一樣，Ether也受到分布式區塊鏈支持 - 在這種情況下是以太坊區塊鏈。

想要在以太坊區塊鏈上創建應用程序或以太坊 智能合約的開發人員需要乙太網代幣來支付節點來託管它，而基於以太坊的應用程序的用戶可能需要乙太網來支付這些應用程序中的服務費用。人們也可以在以太坊網路之外銷售服務，並接受乙太網支付，或者可以在交易所以現金形式出售以太幣代幣 - 就像比特幣一樣

3. solidity 智能合約（3）：使用truffle編譯部署及測試合約

先找源碼敲一遍，跑起來，後面慢慢講怎麼用solidity編寫以太坊智能合約。

這個文件編寫在 contracts 目錄下

這個文件在 migrations 目錄下

這個文件可以創建一個 test 目錄，然後放進去，我這里直接放在了根目錄，不太規范。

要編譯Truffle項目里的合約，請切換到項目工程所在根目錄，然後在終端中鍵入以下內容：

首次運行時，將編譯所有合約。 在後續運行中，Truffle將僅編譯自上次編譯以來有更改的合約。如果我們想覆蓋此行為，可以使用 --all 選項運行上面的命令。

編譯的目標文件 Artifacts 將放在 build/contracts/ 目錄中，相對於項目根目錄（如果該目錄不存在，將創建該目錄。）

這些 Artifacts 是Truffle內部工作的組成部分，它們在成功部署應用程序中起著重要作用。 不要去編輯這些文件，因為這些文件將被合約編譯和部署覆蓋。

編譯成功後

遷移腳本（JavaScript文件）可幫助我們將合約部署到以太坊網路。 這些文件負責暫存我們的部署任務，並且假設我們的部署需求會隨著時間的推移而發生變化。 隨著項目的發展，我們將創建新的遷移腳本，以進一步推動區塊鏈的發展。 先前運行的部署記錄通過特殊的 Migrations 遷移合約記錄在鏈上，詳細信息如下。

部署命令

要運行部署，請運行以下命令：

這將部署在項目的 migrations 目錄中的所有遷移文件。 最簡單的遷移只是一組管理部署腳本。 如果我們的遷移先前已成功運行，則 truffle migrate 將從上次運行的遷移開始執行，僅運行新創建的遷移。 如果不存在新的遷移， truffle migrate 將不會執行任何操作。 我們可以使用 --reset 選項從頭開始運行所有遷移。 對於本地測試，確保在執行 migrate 之前安裝並運行了 Ganache等 測試區塊鏈。

測試腳本中輸入數值 100 ,取出的數值為 64 (這個值是16進制格式，轉為十進制就是 100 ).

4. 以太坊的ABI編碼

ABI全稱Application Binary Interface, 是調用智能合約函數以及合約之間函數調用的消息編碼格式定義,也可以理解為智能合約函數調用的介面說明. 類似Webservice里的SOAP協議一樣；也就是定義操作函數簽名，參數編碼，返回結果編碼等。

使用ABI協議時必須要求在編譯時知道類型,即強類型相關.

當一個智能合約編譯出來後, 他的abi介面定義就確定了. 比如下面的智能合約:

生成的位元組碼:

生成的abi定義:

可以看出, 生成abi包含了2個定義: 函數 lotus , 事件 Log_lotus , 各個欄位含義見上. 根據該abi定義,就可以生成調用該智能合約函數的abi格式的數據了.

格式簡單的可以表示為: 函數選擇器+參數編碼

一個函數調用的前四個位元組數據指定了要調用的函數簽名。計算方式是使用函數簽名的 keccak256 的哈希，取4個位元組。

函數名如果有多個參數使用,隔開，要去掉表達式中的所有空格。在geth客戶端,通過命令可以得到hash:

由於前面的函數簽名使用了四個位元組，參數的數據將從第五個位元組開始。

根據參數類型,編碼規則有所區別:

除了bytes,和string, 其他類型的數據不足32位元組長度的需要加0補足32位元組. 動態長度的編碼在例子中介紹.

函數: function baz(uint32 x, bool y) :

調用: baz(69, true)

生成的數據如下:

返回結果是一個bool值，在這里，返回的是false:

函數: f(uint,uint32[],bytes10,bytes)

調用: (0x123, [0x456, 0x789], "1234567890", "Hello, world!")

函數選擇器: bytes4(sha3("f(uint256,uint32[],bytes10,bytes)"))

對於 固定大小的類型 值 uint256 和 bytes10 ，直接編碼值。

對於 動態內容類型 值 uint32[] 和 bytes ，我們先 編碼偏移值 ，偏移值是整個值編碼的開始到真正存這個數據的偏移值（這里不計算頭四個用於表示函數簽名的位元組）。

所以參數編碼數據依次為：

尾部部分的第一個動態參數， [0x456, 0x789] 編碼拆解如下：

最後我們來看看第二個動態參數的的編碼， Hello, world! 。

所以最終結果是:

5. 以太坊的智能合約是什麼意思

以太坊智能合約是指，部署在以太坊上的智能合約，是一段程序，運行在以太坊的虛擬機EVM中，程序可以按照事先約定的某種規則自動執行操作，執行合約的條款。

同時，智能合約對接收到的信息進行反應，它既可以接收和儲存價值，也可以向外發送信息和價值。

介紹

以太坊創始人V神指出過，以太坊智能合約中的「『合約』不應被理解為需要執行或遵守的東西，而應看成是存在於以太坊執行環境中的『自治代理』（autonomous agents），它擁有自己的以太坊賬戶，它們收到交易信息後就相當於被捅了一下，然後自動執行一段代碼。」

智能合約可以調用其它的智能合約，這就是開啟創立自治代理的能力，代理可以自己進行交易。在區塊鏈上，我們存儲的信息都是「狀態」，而智能合約就是它用於狀態轉換的方式。

6. 以太坊智能合約代碼長度限制

限制為最長可達到合約的24KB大小。
以太坊智能合約包含太多函數和代碼，將輕易達到合約24KB大小的最大限制，一些合約標准需要許多功能，那對於這些大的合約來說，這是一個大的問題。
以太坊智能合約是一段程序，部署在以太坊上的智能合約，運行在以太坊的虛擬機EVM中，程序可以按照事先約定的某種規則自動執行操作，執行合約的條款。

7. 一學就會，手把手教你用Go語言調用智能合約

智能合約調用是實現一個 DApp 的關鍵，一個完整的 DApp 包括前端、後端、智能合約及區塊 鏈系統，智能合約的調用是連接區塊鏈與前後端的關鍵。

我們先來了解一下智能合約調用的基礎原理。智能合約運行在以太坊節點的 EVM 中。因此要 想調用合約必須要訪問某個節點。

以後端程序為例，後端服務若想連接節點有兩種可能，一種是雙 方在同一主機，此時後端連接節點可以採用 本地 IPC(Inter-Process Communication，進 程間通信)機制，也可以採用 RPC(Remote Procere Call，遠程過程調用)機制;另 一種情況是雙方不在同一台主機，此時只能採用 RPC 機制進行通信。

提到 RPC， 讀者應該對 Geth 啟動參數有點印象，Geth 啟動時可以選擇開啟 RPC 服務，對應的 默認服務埠是 8545。。

接著，我們來了解一下智能合約運行的過程。

智能合約的運行過程是後端服務連接某節點，將 智能合約的調用(交易)發送給節點，節點在驗證了交易的合法性後進行全網廣播，被礦工打包到 區塊中代表此交易得到確認，至此交易才算完成。

就像資料庫一樣，每個區塊鏈平台都會提供主流 開發語言的 SDK(Software Development Kit，軟體開發工具包)，由於 Geth 本身就是用 Go 語言 編寫的，因此若想使用 Go 語言連接節點、發交易，直接在工程內導入 go-ethereum(Geth 源碼) 包就可以了，剩下的問題就是流程和 API 的事情了。

總結一下，智能合約被調用的兩個關鍵點是節點和 SDK。

由於 IPC 要求後端與節點必須在同一主機，所以很多時候開發者都會採用 RPC 模式。除了 RPC，以太坊也為開發者提供了 json- rpc 介面，本文就不展開討論了。

接下來介紹如何使用 Go 語言，藉助 go-ethereum 源碼庫來實現智能合約的調用。這是有固定 步驟的，我們先來說一下總體步驟，以下面的合約為例。

步驟 01:編譯合約，獲取合約 ABI(Application Binary Interface，應用二進制介面)。 單擊【ABI】按鈕拷貝合約 ABI 信息，將其粘貼到文件 calldemo.abi 中(可使用 Go 語言IDE 創建該文件，文件名可自定義，後綴最好使用 abi)。

最好能將 calldemo.abi 單獨保存在一個目錄下，輸入「ls」命令只能看到 calldemo.abi 文件，參 考效果如下:

步驟 02:獲得合約地址。注意要將合約部署到 Geth 節點。因此 Environment 選擇為 Web3 Provider。

在【Environment】選項框中選擇「Web3 Provider」，然後單擊【Deploy】按鈕。

部署後，獲得合約地址為:。

步驟 03:利用 abigen 工具(Geth 工具包內的可執行程序)編譯智能合約為 Go 代碼。abigen 工具的作用是將 abi 文件轉換為 Go 代碼，命令如下:

其中各參數的含義如下。 (1)abi:是指定傳入的 abi 文件。 (2)type:是指定輸出文件中的基本結構類型。 (3)pkg:指定輸出文件 package 名稱。 (4)out:指定輸出文件名。 執行後，將在代碼目錄下看到 funcdemo.go 文件，讀者可以打開該文件欣賞一下，注意不要修改它。

步驟 04:創建 main.go，填入如下代碼。 注意代碼中 HexToAddress 函數內要傳入該合約部署後的地址，此地址在步驟 01 中獲得。

步驟 04:設置 go mod，以便工程自動識別。

前面有所提及，若要使用 Go 語言調用智能合約，需要下載 go-ethereum 工程，可以使用下面 的指令:

該指令會自動將 go-ethereum 下載到「$GOPATH/src/github.com/ethereum/go-ethereum」，這樣還算 不錯。不過，Go 語言自 1.11 版本後，增加了 mole 管理工程的模式。只要設置好了 go mod，下載 依賴工程的事情就不必關心了。

接下來設置 mole 生效和 GOPROXY，命令如下:

在項目工程內，執行初始化，calldemo 可以自定義名稱。

步驟 05:運行代碼。執行代碼，將看到下面的效果，以及最終輸出的 2020。

上述輸出信息中，可以看到 Go 語言會自動下載依賴文件，這就是 go mod 的神奇之處。看到 2020，相信讀者也知道運行結果是正確的了。

8. 區塊鏈和智能合約，以太坊開發，183位開發者整理，知識體系匯總

在以太坊上開發應用程序的可用工具、組件、模式和平台的指南。

此列表的創建是由 ConsenSys 的產品經理推動的，他們認為需要在新的和有經驗的區塊鏈開發人員之間更好地共享工具、開發模式和組件。

開發智能合約

智能合約語言

構架

IDE

其他工具

測試區塊鏈網路

測試以太水龍頭

前端以太坊 API

後端以太坊 API

引導程序/開箱即用工具

以太坊 ABI（應用程序二進制介面）工具

以太坊客戶端

貯存

Mahuta - 具有附加搜索功能的 IPFS 存儲服務，以前稱為 IPFS-Store

OrbitDB - IPFS 之上的去中心化資料庫

JS IPFS API - IPFS HTTP API 的客戶端庫，用 JavaScript 實現

TEMPORAL - 易於使用的 API 到 IPFS 和其他分布式/去中心化存儲協議

PINATA - 使用 IPFS 的最簡單方法

消息傳遞

測試工具

安全工具

監控

其他雜項工具

Cheshire - CryptoKitties API 和智能合約的本地沙箱實現，可作為 Truffle Box 使用

ERCs-以太坊評論請求存儲庫

ERC-20 - 可替代資產的原始令牌合約

ERC-721 - 不可替代資產的令牌標准

ERC-777 - 可替代資產的改進令牌標准

ERC-918 - 可開采令牌標准

流行的智能合約庫

可擴展性

支付/狀態通道

等離子體

側鏈

POA橋

POA 橋用戶界面

POA 橋梁合同

ZK-SNARK

ZK-STARK

預構建的 UI 組件

以上內容，來自git庫：

github.com/ConsenSys/ethereum-developer-tools-list

我是魚歌，一個在深圳創業的全棧程序員，主攻區塊鏈，元宇宙和智能合約，附加小程序和app開發。

[祈禱]