区块链研究实验室 | 基于substrate创建Ink智能合约

Parity的Substrate区块链框架，在最终版本开发中取得不错的进展。Ink是Parity为基于Substrate的区块链编写智能合约的解决方案。

与Substrate一样，Ink建立在Rust之上，因此遵循Rust语言规则和语法。本文将介绍一个示例在智能合约中复制一个ERC721令牌，通常称为以太坊区块链上的ERC721令牌。

这是系列文章的第1部分，将介绍创建和部署此Ink智能合约的过程，具体来说，我们将介绍：

1. 如何安装Substrate 和Ink及其依赖项；

2. 编写支持3个主要功能的简单不可替代令牌合同：创造令牌，转移令牌，以及批准另一个帐户代表发送令牌；

3. 如何在Substrate区块链上构建和部署智能合约，并使用Polkadot JS应用程序在链上测试功能；

​注意：Polkadot JS应用程序不仅设计用于管理Polkadot本身，还管理任何Substrate链。接口是动态的，因为可用的管理选项取决于Substrate链支持的功能。

在本文中，我们将介绍Ink的安装过程及其所需的依赖关系，并介绍本系列附带的ERC721令牌示例合同，讨论Ink合同的结构以及它与基于Solidity的合同的区别，以及两者之间的相似性。

非同质化令牌

非同质化令牌NFT与ERC20型令牌不同，每个令牌都是独一无二的。在我们的合同中，每个令牌都有一个用于表示令牌的唯一ID。从这里开始，每个令牌都可以拥有自己的值，自己的元数据，或者在应用程序或价值系统中具有特定用途。

批准转移或管理令牌的非所有者帐户也是不同的，并且必须在每个令牌的基础上使用NFT完成。 加密猫是最着名的例子，其中实现了非同质化令牌 - 每个令牌代表平台上的小猫。

NFT对标准令牌提出了不同的挑战，因此我们可以根据Ink语法和功能进行更多探讨。让我们下一步安装Substrate，Ink和所需的软件包来编写我们的智能合约。

系统安装

开始编写Ink合约需要一些依赖包。安装后，我们可以在终端窗口-中运行一个Substrate链，我们将使用此链作为部署智能合约的方法。

rust

Substrate和Ink依赖于rust。使用以下命令安装Rust。下面还包含两个命令，以确保您的Nightly Rust版本（最新可用的Rust版本）是最新的，以及Webassembly构建对Nightly Rust的支持：Ink合同编译为.wasm文件，因此作为Webassembly部署到Substrate链。

注意1：Cargo是Rust的包管理器，其包装称为Crates。

注意2：参考最后一个命令，target指的是rust项目目录中包含程序构建的目标文件夹。我们将在这里构建智能合约文件。

Substrate

使用以下命令安装Substrate：

Wasm utilities

Ink智能合约在上传到Substrate链之前会编译到WebAssembly中。 为此，我们需要安装一些实用程序：

Ink

我们现在可以通过箱子安装Ink, 运行以下命令：

本地运行substrate链

我们将在您的机器上运行的本地Substrate区块链上进行测试。 现在安装了Substrate，运行以下命令来初始化链：

--dev标志为您初始化开发区块链，仅在您的计算机本地化并初始化一些用户帐户。

此设置纯粹是为了测试目的；您可以将其视为与Truffle的Ganache程序，该程序运行本地基于以太坊的链，为测试目的进行了调整。

现在，您将注意到正在运行的节点正在验证新区块。 按CTRL + C或关闭终端窗口将停止节点执行，但链状态将持续存在，直到您下一次运行链。 在此注释中，如果您想要开始一个新链，请运行以下操作来清除您的链：

随着我们的Substrate链运行和Ink的准备，我们可以编写合同。在这样做之前，还需要提到编辑器支持。我个人发现Visual Studio Code是最好的编辑工作，不仅是Ink开发，还有Rust开发。 快速设置方法：

如果您还没有安装编辑器，请从此处安装VS Code安装RLS（Rust语言支持）扩展和WebAssembly扩展。 这可以直接在Extensions选项卡下的编辑器中完成，或按Shift + CMD + X直接跳转到它。

设置Ink项目

在安装了所有依赖项之后，现在让我们设置项目。

目前最简单的方法是安装Ink的“Hello World”合同，名为Flipper。 安装Flipper后，我们可以构建已经包含的内容，而不必担心配置和编译脚本 - 这些都在Flipper中提供。

注意：Substrate和Ink都处于快速发展阶段并且尚未完成全部功能，因此智能合约环境和智能合约代码本身很可能随着Parity越来越接近框架的最终版本而改变。

启动我们的Ink项目，请使用cargo获取Flipper：

Flipper为我们提供了开始编写智能合约所需的项目样板，包括：

1. src / lib.rs中的一个简单的Flipper契约，它通过flip（）方法简单地“翻转”true和false之间的布尔值，并使用get（）方法在链上获取此值。我们将用NFT合同替换此文件。

2. Rust特定的Cargo.toml文件，概述项目依赖项和模块元数据，.gitignore文件和build.sh文件。 build.sh文件是我们运行以编译我们的智能合约，导致合同的已编译.wasm文件，合同的JSON抽象等等。我们将进一步探讨建成合约。

让我们把flipper改成一个更合适的名字：nftoken。修改以下内容：

1. / flipper文件夹名称为/ nftoken

2. Cargo.toml：将[package] name和[lib] name更改为nftoken

3. build.sh：修改PROJNAME = nftoken

另外，确保我们有权运行nftoken / build.sh：

最后，将/nftoken文件夹添加到vs代码工作区，我们就可以开始编写了。

关于Ink

Ink具有多个抽象级别，其中较高级别抽象较低级别。我们将使用最高级别，即语言级别或lang级别。这些级别也被分成了可以在这里探索的模块。

lang模块下面是模型和核心模块，分别侧重于中级抽象和核心实用程序。在核心模块下方，我们还可以期望专门用于创建和管理Ink智能合约的CLI。

虽然在撰写本文时几乎没有关于如何使用这些模块的内容，但我们确实有原始API文档可供浏览，包括核心模块和模型模块。如果您正在阅读本文，那么现在可以浏览这些文档，尽管我们下面的合同将利用其中一些API来展示如何通过不可互换的令牌合同在lang级别的上下文中使用它们。

考虑到这一点，接下来让我们来看看我们的lang派生合约的结构是什么样的，并将它与我们对基于Solidity的智能合约的期望进行比较。

智能合约架构

构造一个ink智能合约类似于solidity智能合约，其中我们期望的solidity的主要组成部分在ink中也是一致的：合同变量、事件、公共函数和私有函数，以及获取调用方地址的环境变量等等。

下面是NFoTek契约是如何构造的抽象：

让我们简要地访问这些部分，以及它们与我们对Solidity合同的期望有何不同。 Ink是基于Rust构建的，因此这里的所有语法都是有效的Rust语法。

我们的模块声明部分是我们将外部功能引入合同的地方，它与Solidity使用声明的性质类似。

事件在Event枚举中声明，而使用Solidity我们分别定义事件，将每个事件键入事件：

如果solidity合同嵌入到接口块中，那么ink合同嵌入到合同中！宏。我们的事件在这个宏之外声明，而事件在solidity接口内声明。如下所述。

注意：rust中的宏是一个声明，表示包装表达式将被包围的语法块。宏在句法层面抽象，所以智能合约！宏正在用更多的语法包装其内容。

使用Ink，我们的契约变量写在我们合同名称的结构中。 从Rust的HashMap类型派生的哈希映射代替Solidity的映射类型，提供key =>值列表。

Substrate如何存储值

在Substrate链上持久存储的任何数据称为外在数据，而Ink为我们提供了通过存储模块在链上存储外部数据的方法，存储模块位于语言的核心模块中。 换句话说，您计划在链上保留的所有合约变量都将使用存储中的类型。 相反，存储器模块也可用于在存储器上操作的数据结构。

另一方面，Solidity对此采用了不同的方法。 从Solidity 0.5开始，存储和内存引用类型被引入到函数参数或函数变量中，因此契约知道在哪里引用这些变量。 但是，对于Solidity中的合同变量，这不是必需的。

原始类型也可用，并且在两种语言中都是一致的; Rust使用u64，Solidity采用更详细的uint64类型声明。 总的来说，在两种语言之间实现相同的契约变量结构非常简单。

在上面的示例中，存储对象处理的值的类型通过尖括号传入，而不是通过类型的泛型。

初始化函数的概念存在于Ink和Solidity中，尽管以不同的方式实现。 使用Ink，我们在Deploy {}实现块中显式定义deploy（）方法。 我们为此方法定义的参数代表了我们在初始化合同时发送的数据。 例如。 对于我们的不可替代的令牌，我们将提供初始数量的令牌：

公共和私有方法也在impl块中定义，其中公共方法使用pub（外部）显式定义。 同样，在将此语法与Solidity的语法进行比较时，内部和外部用于定义私有或公共资源。

注意：在Rust中，函数，模块，特征和结构在默认情况下是私有的，并且必须使用pub关键字定义，以便它们可以从外部访问。 这里pub的（外部）扩展是特定于Ink的，并且必须包含公共Ink功能。

同样，我们将私有函数和公共函数分开放在单独的impl块中，并为已定义的公共函数包含pub（external）。

作为合同的最后一个构建块，定义了一个测试模块，在测试我们的函数时断言各种条件。 在测试模块中，我们可以测试我们的合同逻辑，而无需编译并将其部署到Substrate链，从而可以快速解决错误并验证合同是否按预期工作。

接下来

我们现在已经讨论了Ink智能合约的构建模块。 在本系列的下一部分中，我们将更深入地探讨非可替代令牌智能合约的功能，理解所使用的Rust设计模式以及它们如何与我们的智能合约逻辑相结合。 然后我们将介绍构建智能合约并将其部署到本地Substrate链的过程，并使用Polkadot JS测试其功能。

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