Solidity 簡易教程

Solidity是以太坊的主要編程語言，它是一種靜態類型的 JavaScript-esque 語言，是面向合約的、爲實現智能合約而創建的高級編程語言，設計的目的是能在以太坊虛擬機（EVM）上運行。
本文基於CryptoZombies，教程地址爲：https://cryptozombies.io/zh/

合約

Solidity 的代碼都包裹在合約裏面. 一份合約就是以太應幣應用的基本模塊，所有的變量和函數都屬於一份合約, 它是你所有應用的起點.

一份名爲 HelloWorld 的空合約如下:

contract HelloWorld {

}

hello world

首先看一個簡單的智能合約。

pragma solidity ^0.4.0;

contract SimpleStorage {
    uint storedData; // 聲明一個類型爲 uint (256位無符號整數）的狀態變量，叫做 storedData

    function set(uint x) public {
        storedData = x; // 狀態變量可以直接訪問，不需要使用 this. 或者 self. 這樣的前綴
    }

    function get() public view returns (uint) {
        return storedData;
    }
}

所有的 Solidity 源碼都必須冠以 "version pragma" — 標明 Solidity 編譯器的版本. 以避免將來新的編譯器可能破壞你的代碼。

例如: pragma solidity ^0.4.0; (當前 Solidity 的最新版本是 0.4.0).

關鍵字 pragma 的含義是，一般來說，pragmas（編譯指令）是告知編譯器如何處理源代碼的指令的（例如， pragma once ）。

Solidity中合約的含義就是一組代碼（它的函數 )和數據（它的狀態），它們位於以太坊區塊鏈的一個特定地址上。

該合約能完成的事情並不多：它能允許任何人在合約中存儲一個單獨的數字，並且這個數字可以被世界上任何人訪問，且沒有可行的辦法阻止你發佈這個數字。當然，任何人都可以再次調用 set ，傳入不同的值，覆蓋你的數字，但是這個數字仍會被存儲在區塊鏈的歷史記錄中。

Solidity 語句以分號（;）結尾

狀態變量

狀態變量是被永久地保存在合約中。也就是說它們被寫入以太幣區塊鏈中，想象成寫入一個數據庫。

contract HelloWorld {
   // 這個無符號整數將會永久的被保存在區塊鏈中
   uint myUnsignedInteger = 100;
}

在上面的例子中，定義 myUnsignedInteger 爲 uint 類型，並賦值100。

uint 無符號數據類型，指其值不能是負數，對於有符號的整數存在名爲 int 的數據類型。
Solidity中， uint 實際上是 uint256代名詞，一個256位的無符號整數。

程序有時需要對不同類型的數據進行操作，因爲 Solidity 是靜態類型語言，對不同類型的數據進行運算會拋出異常，比如：

uint8 a = 5;
uint b = 6;
// 將會拋出錯誤，因爲 a * b 返回 uint, 而不是 uint8:
uint8 c = a * b;

a * b 返回類型是 uint, 但是當我們嘗試用 uint8 類型接收時, 就會造成潛在的錯誤。這時，就需要顯式的進行數據類型轉換：

// 我們需要將 b 轉換爲 uint8:
uint8 c = a * uint8(b);

把它的數據類型轉換爲 uint8, 就可以了，編譯器也不會出錯。

Solidity 支持多種數據類型，比如：

string（字符串）：字符串用於保存任意長度的 UTF-8 編碼數據
fixedArray（靜態數組）：固定長度的數組
dynamicArray（動態數組）：長度不固定，可以動態添加元素的數組
enum（枚舉）
mapping
等

數學運算

在 Solidity 中，數學運算很直觀明瞭，與其它程序設計語言相同:

加法: x + y
減法: x - y,
乘法: x * y
除法: x / y
取模 / 求餘: x % y (例如, 13 % 5 餘 3, 因爲13除以5，餘3)
乘方: x ** y

結構體

Solidity 提供了 結構體，用來表示更復雜的數據類型。

struct Person {
  uint age;
  string name;
}

結構體允許你生成一個更復雜的數據類型，它有多個屬性。

創建結構體方式爲：

// 創建一個新的Person:
Person satoshi = Person(172, "Satoshi");

數組

Solidity 提供兩種類型的數組：靜態數組和動態數組。

// 固定長度爲2的靜態數組:
uint[2] fixedArray;
// 固定長度爲5的string類型的靜態數組:
string[5] stringArray;
// 動態數組，長度不固定，可以動態添加元素:
uint[] dynamicArray;

使用 push 函數向數組中添加值：

fixedArray.push[123] 
fixedArray.push[234]
// fixedArray 值爲 [123, 234]

array.push() 在數組的尾部加入新元素，所以元素在數組中的順序就是添加的順序
array.push() 會返回數組的長度。

Solidity 數組支持多種類型，比如結構體：

struct Person {
  uint age;
  string name;
}

Person[] people; // dynamic Array, we can keep adding to it

結構體類型的數組添加值的方式爲：

people.push(Person(16, "Vitalik"));
// 也可以使用下面的方式，推薦使用上述一行簡潔的方式

Person satoshi = Person(172, "Satoshi");
people.push(satoshi);

公共數組

也可以使用public定義公共數組，Solidity 會自動創建getter方法。語法如下：

struct Person {
  uint age;
  string name;
}

Person[] public people; // dynamic Array, we can keep adding to it

公共數組支持其它的合約讀取數據（但不能寫入數據），所以這在合約中是一個有用的保存公共數據的模式。（有點像全局變量，所有合約共享同一個“內存空間“，厲害了！）

函數

Solidity 中，函數定義如下：

function eatHamburgers(string _name, uint _amount) {

}

Solidity 習慣上函數裏的變量都是以(_)開頭 (但不是硬性規定) 以區別全局變量。

這是一個名爲 eatHamburgers 的函數，它接受兩個參數：一個 string類型的和一個 uint類型的。現在函數內部還是空的。

函數調用如下：

eatHamburgers("vitalik", 100);

私有/公共函數

Solidity 函數分爲私有函數和共有函數。

Solidity 定義的函數的屬性默認爲公共。這就意味着任何一方 (或其它合約) 都可以調用你合約裏的函數。

顯然，不是什麼時候都需要這樣，而且這樣的合約易於受到攻擊。所以將自己的函數定義爲私有是一個好的編程習慣，只有當你需要外部世界調用它時纔將它設置爲公共。

可以把所有的函數都顯式的聲明 public和private來規避這個問題。

定義私有函數比較簡單，只需要在函數參數後添加 private關鍵字即可。示例如下：

uint[] numbers;

function _addToArray(uint _number) private {
  numbers.push(_number);
}

這意味着只有我們合約中的其它函數才能夠調用這個函數，給 numbers數組添加新成員。

和函數的參數類似，私有函數的名字用(_)起始。

注意：在智能合約中你所用的一切都是公開可見的，即便是局部變量和被標記成 private 的狀態變量也是如此。

返回值

和其它語言一樣，Solidity 函數也有返回值，示例如下：

string greeting = "What's up dog";

function sayHello() public returns (string) {
  return greeting;
}

返回值使用 returns關鍵字標註。（已經是非常奇怪的寫法了。。）

修飾符

view

constant 是 view 的別名

string greeting = "What's up dog";

function sayHello() public returns (string) {
  return greeting;
}

像 sayHello 函數這種實際上沒有改變合約中數據內容的情況，可以把函數定義爲view，這意味着此函數只讀不修改數據。可以使用以下聲明方式：

function sayHello() public view returns (string) {}

可以將函數聲明爲 view 類型，這種情況下要保證不修改狀態。

下面的語句被認爲是修改狀態：

修改狀態變量。
產生事件。
創建其它合約。
使用 selfdestruct。
通過調用發送以太幣。
調用任何沒有標記爲 view 或者 pure 的函數。
使用低級調用。
使用包含特定操作碼的內聯彙編。

pure

pure 比 view 更輕量，使用這個修飾符修飾的函數甚至都不會讀取合約中的數據，例如：

function _multiply(uint a, uint b) private pure returns (uint) { return a * b; }

這個函數沒有讀取應用裏的狀態，它的返回值只和它輸入的參數相關。

Solidity 編輯器會給出提示，提醒你使用 pure/view修飾符。

函數可以聲明爲 pure ，在這種情況下，承諾不讀取或修改狀態。

除了上面解釋的狀態修改語句列表之外，以下被認爲是從狀態中讀取：

讀取狀態變量。
訪問 this.balance 或者 <address>.balance。
訪問 block，tx， msg 中任意成員（除 msg.sig 和 msg.data 之外）。
調用任何未標記爲 pure 的函數。
使用包含某些操作碼的內聯彙編。

payable

payable 關鍵字用來說明，這個函數可以接受以太幣，如果沒有這個關鍵字，函數會自動拒絕所有發送給它的以太幣。

事件

事件是合約和區塊鏈通訊的一種機制。你的前端應用“監聽”某些事件，並做出反應。例如：

// 這裏建立事件
event IntegersAdded(uint x, uint y, uint result);

function add(uint _x, uint _y) public {
  uint result = _x + _y;
  //觸發事件，通知app
  IntegersAdded(_x, _y, result);
  return result;
}

用戶界面（當然也包括服務器應用程序）可以監聽區塊鏈上正在發送的事件，而不會花費太多成本。一旦它被髮出，監聽該事件的listener都將收到通知。而所有的事件都包含了 from ， to 和 amount 三個參數，可方便追蹤事務。爲了監聽這個事件，你可以使用如下代碼（javascript 實現）：

var abi = /* abi 由編譯器產生 */;
var ClientReceipt = web3.eth.contract(abi);
var clientReceipt = ClientReceipt.at("0x1234...ab67" /* 地址 */);

var event = clientReceipt.IntegersAdded();

// 監視變化
event.watch(function(error, result){
    // 結果包括對 `Deposit` 的調用參數在內的各種信息。
    if (!error)
        console.log(result);
});

// 或者通過回調立即開始觀察
var event = clientReceipt.IntegersAdded(function(error, result) {
    if (!error)
        console.log(result);
});

代碼示例

下面是一個完整的代碼示例：

pragma solidity ^0.4.19;

contract ZombieFactory {

    // 建立事件
    event NewZombie(uint zombieId, string name, uint dna);

    uint dnaDigits = 16;  // 定義狀態變量
    uint dnaModulus = 10 ** dnaDigits;

    struct Zombie {  // 定義結構體
        string name;
        uint dna;
    }

    Zombie[] public zombies;  // 定義動態數組

    // 創建私有函數，私有函數命名使用 _ 前綴
    function _createZombie(string _name, uint _dna) private {
        // 函數參數命名 使用 _ 作爲前綴
        // arrays.push() 將元素加入到數組尾部，並且返回數組的長度
        uint id = zombies.push(Zombie(_name, _dna)) - 1;
        // 觸發事件
        NewZombie(id, _name, _dna);
    }

    // view 爲函數修飾符，表示此函數不需要更新或創建狀態變量
    // pure 表示函數不需要使用狀態變量
    function _generateRandomDna(string _str) private view returns (uint) {
        // 使用 keccak256 創建一個僞隨機數
        uint rand = uint(keccak256(_str));
        return rand % dnaModulus;
    }

    function createRandomZombie(string _name) public {
        uint randDna = _generateRandomDna(_name);
        _createZombie(_name, randDna);
    }

}

Ethereum 內部有一個散列函數keccak256，它用了SHA3版本。一個散列函數基本上就是把一個字符串轉換爲一個256位的16進制數字。
在智能合約中使用隨機數很難保證節點不作弊，這是因爲智能合約中的隨機數一般要依賴計算節點的本地時間得到，而本地時間是可以被惡意節點僞造的，因此這種方法並不安全。通行的做法是採用鏈外off-chain 的第三方服務，比如 Oraclize 來獲取隨機數）。

參考鏈接

最後，感謝女朋友支持和包容，比❤️

也可以在公號輸入以下關鍵字獲取歷史文章：公號&小程序 | 設計模式 | 併發&協程

Solidity 簡易教程

合約

hello world

狀態變量

數學運算

結構體

數組

公共數組

函數

私有/公共函數

返回值

修飾符

view

pure

payable

事件

代碼示例

參考鏈接

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