Python智能合约开发指南（以太坊+web3py）

在以太坊上获得一个基本的智能合约是一个很简单的事，只需google查询“ERC20代币教程”，你会发现有关如何做到这一点的大量信息。以编程方式与合约交互完全是另一回事，如果你是一个Python程序员，那么教程就很少。所以写这个Python中的以太坊智能合约开发指南。

按我的统计对我们来说幸运的是，2017年Web3.py的第4版发布，这意味着现在比以往更容易运行python脚本并观察区块链上发生的神奇事情。像幽灵般的。

Piper Merriam，Jason Carver以及其他所有在Web3.py上努力工作以使我们其他人生活更轻松的人大声呼喊，在Sempo，我们正在使用以太坊来使灾难般的响应更加透明，而且它是只有Web3.py才能真正实现。

设置

首先我们进行设置，确保我们安装了相关的python库。

Python库无处不在，但它们的用途是什么？

有很多与以太坊相关的python库，但是当人们谈论以太坊时，有两个会出现很多：Web3.py和Pyethereum。乍一看，你应该使用哪一个并不明显。

Pyethereum

以太坊虚拟机（EVM）的Python实现。反过来，EVM是以太坊协议的一部分，它实际运行智能合约中的代码并确定其输出。因此，如果你想在Python中运行以太坊节点，那么Pyethereum是一个很好的起点。

即使你非常高兴在不运行自己的节点的情况下运行智能合约，Pyethereum仍然是一个很好的库，它包含许多功能，可以执行有用的功能，例如从私钥计算用户的地址等等。

Web3.py

用于实际与以太坊区块链交互的库。我们谈论的事情包括在账户之间转移以太网，发布智能合约以及触发附加现有智能合约的功能。它受到流行的JavaScript库Web3.js的启发，它将成为我们在本教程中使用的主库。

好的，少说多做！

起初我尝试使用Python3.5版本，但在运行时我遇到了问题，显然是由Python的类型提示造成的。基于Python3.6创建虚拟环境解决了这个问题，所以我建议你做同样的事情。

继续并pip-install web3 （确保你获得版本4）。

除非你喜欢花钱，否则你需要在以太坊测试网上使用钱包，例如Ropsten和其他大量以太玩法。一个简单的方法是下载Chrome的Metamask扩展，并从那里创建一个新帐户。

image

确保你还选择左侧的'Ropsten Test Net'。

即使你的现有钱包中包含真正的以太币，我也强烈建议你为开发目的创建一个新的钱包。我们将使用私钥做一些相对无法预测的事，所以如果它们不小心变成公共主网络的话就不会有问题（公私钥？）

为新创建的钱包获取测试Ether非常简单：只需访问faucet.metamask.io并点击“请求来自faucet的1个以太”。对于我们将要做的事情，这应该是充足的。

最后，因为我们将在没有托管我们自己的节点的情况下使用Ropsten TestNet，我们需要一个可以连接Blockchain的供应商。Infura.io适用于此，所以去那里创建一个免费帐户。记下Ropsten TestNet的提供者URL（看起来像https://ropsten.infura.io/FE2Gfedcm3tfed3）。

部署智能合约

使用Python来部署智能合约而不运行自己的节点是非常困难的，所以我们将在这一步上做点儿手脚。对于许多智能合约用例，你只需要执行一次。

正如我之前提到的，有关如何部署ERC20合约的百万条指南，因此我们将部署一些不同的（并且更方便地更短）。

问：谁喜欢在互联网上分享他们的意见？

大家都喜欢？

好答案。以下我称之为“Soap Box”肥皂盒的智能合约允许任何人向区块链广播他们想要的任何意见，在永恒的剩余时间（给予或接受）可以看到它。

但是有一个问题：只有支付了必要的0.02以太网费用的地址才能播出他们的意见。听起来不太公平，但就这样。

Remix，以太坊的在线代码编辑器非常出色，因此在那里创建一个新文件并粘贴以下代码。它是用Solidity（Smart Contracts的编程语言）编写的。如果代码没有太多意义并不重要，我们将在稍后详细介绍相关部分，但最终这是一个Python教程。

pragma solidity ^0.4.0;
contract SoapBox {
// Our 'dict' of addresses that are approved to share opinions   
//我们批准分享意见的地址的“字典” 
    mapping (address => bool) approvedSoapboxer;
    string opinion;
     
    // Our event to announce an opinion on the blockchain  
    //我们的事件发布对区块链的意见 
 
    event OpinionBroadcast(address _soapboxer, string _opinion);
// This is a constructor function, so its name has to match the contract   
//这是一个构造函数，所以它的名字必须与合约相匹配 

    function SoapBox() public {
    }
    
    // Because this function is 'payable' it will be called when ether is sent to the contract address.
    //因为这个函数是“支付”，所以当以太网被发送到合约地址时将被调用。 
    function() public payable{
        // msg is a special variable that contains information about the transaction
        // msg是一个特殊变量，包含有关交易的信息 
        if (msg.value > 20000000000000000) {  
            //if the value sent greater than 0.02 ether (in Wei)
            //如果发送的值大于0.02 ether（在Wei中） 
            // then add the sender's address to approvedSoapboxer 
            //然后将发件人的地址添加到approvedSoapboxer 
            approvedSoapboxer[msg.sender] =  true;
        }
    }
    
    
    // Our read-only function that checks whether the specified address is approved to post opinions.
    //我们的只读函数，用于检查指定地址是否被批准发布意见。 
    function isApproved(address _soapboxer) public view returns (bool approved) {
        return approvedSoapboxer[_soapboxer];
    } 
    
    // Read-only function that returns the current opinion
    //返回当前意见的只读函数 
    function getCurrentOpinion() public view returns(string) {
        return opinion;
    }
//Our function that modifies the state on the blockchain
  //我们的函数修改了区块链上的状态 
    function broadcastOpinion(string _opinion) public returns (bool success) {
        // Looking up the address of the sender will return false if the sender isn't approved
        //如果发件人未获批准，查找发件人的地址将返回false 
        if (approvedSoapboxer[msg.sender]) {
            
            opinion = _opinion;
            emit OpinionBroadcast(msg.sender, opinion);
            return true;
            
        } else {
            return false;
        }
        
    }
}

以下是Metamask变得非常有用的地方：如果你点击重新混音窗口右上角的“run”运行标签并在“Environment”环境下拉列表中选择“Injected Web3”注入的Web3，则“Account”帐户下拉列表中应填充你的帐户地址早在MetaMask中创建。如果没有，只需刷新浏览器即可。

image

然后单击“create”创建。Metamask应该弹出一个弹出窗口，要求你确认交易。如果没有，只需打开Metamask扩展并在那里执行：

image

你将在Remix控制台底部收到一条消息，告知你合约的创建正在等待处理。单击链接以在Etherscan上查看其状态。如果刷新并且“To”收件人字段填充了合约地址，则合约已成功部署。

一旦你记下了合约地址，我们就该开始通过Web3.py与合约进行交互了。

在我看来，有四种（半）方式可以与以太坊智能合约进行互动。最后两个（一半）经常混在一起，但差异很重要。我们已经看到了第一个：在区块链上部署智能合约。现在我们将介绍其余的python：

向合约发送以太：真正自我解释，将以太币从钱包发送到智能合约的地址。希望换取有用的东西。
调用函数：执行智能合约的只读功能以获取某些信息（例如地址的余额）。
与功能进行交易：执行智能合约的功能，该功能可以更改区块链的状态。
查看事件：查看由于先前的功能交易而发布到区块链的信息。

将以太币发送给合约

一些（但不是全部）智能合约包括“payable”应付功能。如果你将Ether发送到合约的地址，则会触发这些功能。一个典型的用例就是ICO：将以太送到合约中，然后返回给你的是代币。

首先，我们将从导入开始，创建一个新的web3对象，通过Infura.io连接到Ropsten TestNet。

import time
from web3 import Web3, HTTPProvider

contract_address     = [YOUR CONTRACT ADDRESS]
wallet_private_key   = [YOUR TEST WALLET PRIVATE KEY]
wallet_address       = [YOUR WALLET ADDRESS]

w3 = Web3(HTTPProvider([YOUR INFURA URL]))

w3.eth.enable_unaudited_features()

你可以在Metamask中的帐户名称旁边的菜单中找到你的钱包私钥。因为我们使用的Web3.py的某些功能尚未经过完全审核以确保安全性，所以我们需要调用w3.eth.enable_unaudited_features()来确认我们知道可能会发生问题的情况。我告诉过你我们用私钥做了一些危险的事情！

现在我们将编写一个函数，将以太币从我们的钱包发送到合约：

def send_ether_to_contract(amount_in_ether):

    amount_in_wei = w3.toWei(amount_in_ether,'ether');

    nonce = w3.eth.getTransactionCount(wallet_address)

    txn_dict = {
            'to': contract_address,
            'value': amount_in_wei,
            'gas': 2000000,
            'gasPrice': w3.toWei('40', 'gwei'),
            'nonce': nonce,
            'chainId': 3
    }

    signed_txn = w3.eth.account.signTransaction(txn_dict, wallet_private_key)

    txn_hash = w3.eth.sendRawTransaction(signed_txn.rawTransaction)

    txn_receipt = None
    count = 0
    while txn_receipt is None and (count < 30):

        txn_receipt = w3.eth.getTransactionReceipt(txn_hash)

        print(txn_receipt)

        time.sleep(10)


    if txn_receipt is None:
        return {'status': 'failed', 'error': 'timeout'}

    return {'status': 'added', 'txn_receipt': txn_receipt}

首先让我们回顾一下交易字典txn_dict：它包含了定义我们发送给智能合约的交易所需的大部分信息。

to：我们将以太送到哪里（在这种情况下是智能合约）。
Vaule：我们送多少钱单位wei。
gas：gas是衡量在以太坊上执行交易的计算工作量度。在这种情况下，我们指定了我们愿意执行此交易的天然气量的上限。
gasPrice：我们愿意为每单位gas支付多少钱（以wei为单位）。
Nonce：这是一个地址nonce而不是更常见的工作证明。它只是发送地址所做的先前交易次数的计数，用于防止双重花费。
Chain ID：每个以太坊网络都有自己的链ID：主网的ID为1，而Ropsten为3。你可以在这里找到更长的列表。

关于gas限制的快速说明：有一些功能可以让你估算交易将使用多少gas。但是，我发现选择限制的最佳方法是计算出你愿意支付多少钱，然后再让交易失败，然后再去做。

一旦我们定义了交易的重要部分，我们就会使用我们钱包的私钥对其进行签名。然后它就可以发送到网络了，我们将使用sendRawTransaction方法。

在矿工决定将其包含在一个区块中之前，我们的交易实际上不会完成。一般而言，你为每个单位支付的费用Gas（记住我们的天然气价格参数）决定了一个节点决定将你的交易包含在一个区块中的速度（如果有的话）。

https://ethgasstation.info/是一个很好的地方，可以确定你将等待你的交易包含在一个区块中的时间。

image

此时间延迟意味着交易是异步的。当我们调用sendRawTransaction时，我们会立即获得交易的唯一哈希值。你可以随时使用此哈希来查询你的交易是否已包含在块中。我们知道，当且仅当我们能够获得交易收据时才将交易添加到区块链中（因为所有好的购买都带有收据吗？）。这就是为什么我们创建循环来定期检查我们是否有收据：

 txn_receipt = None
    count = 0
    while txn_receipt is None and (count < 30):

        txn_receipt = w3.eth.getTransactionReceipt(txn_hash)

        print(txn_receipt)

        time.sleep(10)

值得注意的是，交易可以添加到区块链中，但仍然因各种原因而失败，例如没有足够的gas。

这就是将以太符号发送给合约的Python代码。让我们快速回顾一下我们在Solidity中写的应付函数：

function() public payable{
        if (msg.value >= 20000000000000000) {  
            approvedSoapboxer[msg.sender] =  true;
        }
    }

Msg是智能合约中的一个特殊变量，其中包含有关发送到智能合约的交易的信息。在这种情况下，我们使用msg.value，它给出了交易中发送的Ether数量（在Wei而不是raw Ether中）。同样，msg.sender给出了进行交易的钱包的地址：如果已经发送了足够的以太币，我们会将其添加到已批准帐户的字典中。

继续运行send_ether_to_contract函数。希望你能收到回执。你还可以通过在Etherscan的Ropsten Network部分查找你的钱包地址来检查交易是否完成。我们将在下一节中获得Python中的更多信息。

调用一个函数

我们刚刚向我们的智能合约发送了一些以太币，因此我们想检查我们的钱包地址是否已被批准分享意见是有意义的。为此，我们在智能合约中定义了以下功能：

function isApproved(address _soapboxer) public view returns (bool approved) {
        return approvedSoapboxer[_soapboxer];
    }

与python相比，这个函数附带了很多额外的东西，比如声明类型（地址和bool）。尽管如此，这个函数只需要一个地址（_soapboxer参数），在有效（但不完全）的哈希表/python dict中查找相应的批准布尔值并返回该值。

你调用的时候一个智能合约函数，以太坊节点将计算结果，并将其返回给你。这里的事情变得有点复杂：调用是只读的，这意味着它们不会对区块链进行任何更改。如果上述函数包含一行代码来记录数字时间，则检查地址是否已批准：

approvedCheckedCount[_soapboxer] = approvedCheckedCount[_soapboxer] + 1

然后，当调用该函数时，该节点将计算approvedCheckedCount的新值，但一旦返回结果就丢弃它。

作为只读的交换，函数调用不会花费你运行任何以太，因此你可以愉快地检查帐户是否已被批准而不必担心成本。

让我们跳回到我们的python文件的顶部并添加一些更多的设置代码。

import contract_abi
contract = w3.eth.contract(address = contract_address, abi = contract_abi.abi)

你需要创建另一个名为contract_abi的python文件。这将包含一个大的JSON信息字符串，Python需要与我们在智能合约中定义的函数进行交互，称为应用程序二进制接口（ABI）。你可以在Remix中找到智能合约的ABI的JSON字符串：

单击编译“Compile”选项卡。
单击详细信息“Details”——应显示包含大量信息的模式。
向下滚动到ABI部分，然后单击复制到剪贴板“Copy to clipboard”图标。

将复制的字符串粘贴到contract_abi.py文件中，该文件应如下所示：

abi = """[
 {
   A BIG LIST OF ABI INFO SPREAD ACROSS MULTIPLE DICTS
 }
]""

我们添加到主python文件的另一行现在使用此ABI JSON字符串并使用它来设置合约对象。如果你浏览合约，你会注意到它包含一个函数属性，其中包含我们在智能合约中创建的三个函数。

现在我们将创建一个python函数，该函数调用Smart Contract智能合约的isApproved函数来检查指定的地址是否被批准分享意见。

def check_whether_address_is_approved(address):
    return contract.functions.isApproved(address).call()

那很短暂。

你现在可以使用它来检查你的钱包地址是否已获批准。如果你之前运行了send_ether_to_contract函数并发送了足够数量的以太，那么希望你能回到true。

与函数交易

我们正在与智能合约进行最后的主要互动：广播意见。再一次，我们来看看我们的Solidity Code：

function broadcastOpinion(string _opinion) public returns (bool success) {
        if (approvedSoapboxer[msg.sender]) { 
  
            opinion = _opinion;
            emit OpinionBroadcast(msg.sender, opinion);
            return true;
        } else {
            return false;
        }
    }

这里没有什么新东西：我们采用传入的_opinion参数并使用它来设置全局变量意见。（如果你愿意，可以通过getter函数查询实习生）。有一条线有点不同：

emit OpinionBroadcast(msg.sender, opinion)

我们很快就会介绍。

当你通过交易与智能合约的功能进行交互时，功能对智能合约状态所做的任何更改都会在区块链上发布。为了换取这种特权，你必须向矿工支付一些（希望很小）的以太量。Python时间：

def broadcast_an_opinion(covfefe):


    nonce = w3.eth.getTransactionCount(wallet_address)

    txn_dict = contract.functions.broadcastOpinion(covfefe).buildTransaction({
        'chainId': 3,
        'gas': 140000,
        'gasPrice': w3.toWei('40', 'gwei'),
        'nonce': nonce,
    })

    signed_txn = w3.eth.account.signTransaction(txn_dict, private_key=wallet_private_key)

    result = w3.eth.sendRawTransaction(signed_txn.rawTransaction)

    tx_receipt = w3.eth.getTransactionReceipt(result)

    count = 0
    while tx_receipt is None and (count < 30):

        time.sleep(10)

        tx_receipt = w3.eth.getTransactionReceipt(result)

        print(tx_receipt)


    if tx_receipt is None:
        return {'status': 'failed', 'error': 'timeout'}

    processed_receipt = contract.events.OpinionBroadcast().processReceipt(tx_receipt)

    print(processed_receipt)
    
    output = "Address {} broadcasted the opinion: {}"\
        .format(processed_receipt[0].args._soapboxer, processed_receipt[0].args._opinion)
    print(output)

    return {'status': 'added', 'processed_receipt': processed_receipt}

这实际上与将Ether发送到智能合约时使用的过程相同。我们将创建并签署一个交易，然后将其发送到网络。再一次，交易是异步的，这意味着无论函数被告知在Solidity代码中返回什么，你实际得到的东西总是交易的哈希。

鉴于交易本身并没有返回任何有用的信息，我们需要其他东西。这导致我们采用最后（半）方式与智能合约进行互动。

事件events

我将事件称为与智能合约交互的“一半”方式，因为从技术上讲，它们是由交易发出的。事件是智能合约以易于阅读的形式在区块链上记录事物的方式，它们基本上只是一组可以使用特定交易的收据查找的值。我们在智能合约的最顶层定义了一个：

event OpinionBroadcast(address _soapboxer, string _opinion);

然后，当我们使用broadcastOpinion函数时，我们使用它向区块链发出信息。

将交易添加到块后，你可以使用交易哈希查询区块链以查找OpinionBroadcast事件发出的特定值。这是我们在函数broadcast_an_opinion中的最后一点python代码。你会注意到我们要求事件发出的信息存储在'args'属性中。

这个事件非常公开。实际上，任何人都可以轻松使用Etherscan或类似工具来查看智能合约发出的所有事件的日志。

image

Etherscan会自动检测“Transfer”转移事件并列出所有事件。Nifty

如果你已经做到这一点，你就有权发表意见。继续用你选择的意见运行broadcast_an_opinion。

如果一切顺利进行，你应该很快就会收到已处理的收据，以及已放入区块链的OpinionBroadcast事件的打印输出。

Nice。

这是完整的python代码：

import time
from web3 import Web3, HTTPProvider

contract_address     = [YOUR CONTRACT ADDRESS]
wallet_private_key   = [YOUR TEST WALLET PRIVATE KEY]
wallet_address       = [YOUR WALLET ADDRESS]

w3 = Web3(HTTPProvider([YOUR INFURA URL]))

w3.eth.enable_unaudited_features()

contract = w3.eth.contract(address = contract_address, abi = contract_abi.abi)

def send_ether_to_contract(amount_in_ether):

    amount_in_wei = w3.toWei(amount_in_ether,'ether');

    nonce = w3.eth.getTransactionCount(wallet_address)

    txn_dict = {
            'to': contract_address,
            'value': amount_in_wei,
            'gas': 2000000,
            'gasPrice': w3.toWei('40', 'gwei'),
            'nonce': nonce,
            'chainId': 3
    }

    signed_txn = w3.eth.account.signTransaction(txn_dict, wallet_private_key)

    txn_hash = w3.eth.sendRawTransaction(signed_txn.rawTransaction)

    txn_receipt = None

    count = 0
    while txn_receipt is None and (count < 30):

        txn_receipt = w3.eth.getTransactionReceipt(txn_hash)

        print(txn_receipt)

        time.sleep(10)


    if txn_receipt is None:
        return {'status': 'failed', 'error': 'timeout'}

    return {'status': 'added', 'txn_receipt': txn_receipt}


def check_whether_address_is_approved(address):

    return contract.functions.isApproved(address).call()


def broadcast_an_opinion(covfefe):

    nonce = w3.eth.getTransactionCount(wallet_address)

    txn_dict = contract.functions.broadcastOpinion(covfefe).buildTransaction({
        'chainId': 3,
        'gas': 140000,
        'gasPrice': w3.toWei('40', 'gwei'),
        'nonce': nonce,
    })

    signed_txn = w3.eth.account.signTransaction(txn_dict, private_key=wallet_private_key)

    result = w3.eth.sendRawTransaction(signed_txn.rawTransaction)

    tx_receipt = w3.eth.getTransactionReceipt(result)

    count = 0
    while tx_receipt is None and (count < 30):

        time.sleep(10)

        tx_receipt = w3.eth.getTransactionReceipt(result)

        print(tx_receipt)


    if tx_receipt is None:
        return {'status': 'failed', 'error': 'timeout'}

    processed_receipt = contract.events.OpinionBroadcast().processReceipt(tx_receipt)

    print(processed_receipt)

    output = "Address {} broadcasted the opinion: {}"\
        .format(processed_receipt[0].args._soapboxer, processed_receipt[0].args._opinion)
    print(output)

    return {'status': 'added', 'processed_receipt': processed_receipt}

if __name__ == "__main__":

    send_ether_to_contract(0.03)

    is_approved = check_whether_address_is_approved(wallet_address)
    
    print(is_approved)

    broadcast_an_opinion('Despite the Constant Negative Press')

打包封装

所以关于它。正如我所提到的，我们还没有达到使用python实际部署智能合约很容易的地步，但其他一切都在那里。在Sempo，我们正在使用上面提到的所有技术来使问题响应更加透明。

感谢Sebastian Dirman指出w3.toWei(value, ‘ether’)是一种更好的方式在Ether和Wei之间进行转换——只需将以太量乘以1000000000000000000即可导致类型错误！

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汇智网原创翻译，转载请标明出处。这里是原文Python以太坊智能合约开发指南

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