智能合约常用开发框架对比

目前主流的合约开发主要有ETH的solidity，Solana的bpf(linux中常用)以及wasm;对于这些合约的开发，每条公链接都有自己的工具和框架，降低开发者在使用中的难度；今天就挑了三个对比，他们分别是 ETH的hardhat工具，Solana的anchor和substrate的ink!。

你将了解如下的内容：

1. 工具/框架的使用方法
2. 自动生成的模版以及如何进行简单的开发
3. 综合对比

框架的使用和代码分析

ETH hardhat

官方doc

官方Tutorial

环境配置：因为需要使用 Ethers.js 进行测试和交互，所以需要安装node.js；

安装：npm install --save-dev hardhat

初始化项目：在项目中执行 npx hardhat，经过提示，选择自己要使用的模版，然后会在根目录中创建必要的文件和目录；

.
├── README.md
├── contracts
│   └── Greeter.sol
├── hardhat.config.js
├── node_modules
├── package-lock.json
├── package.json
├── scripts
│   └── sample-script.js
└── test
    └── sample-test.js

可以看到框架已经帮我们分好了目录，其中contracts目录下是具体的solidity合约代码；scripts中是部署合约需要的代码；test中是测试代码；

编译：npx hardhat complie

部署： npx hardhat run scripts/deploy.js --network

• 不带--network参数，会使用hardhat自带的默认网络，
• 使用remote的网络（测试/正式网络）需要修改hardhat,config.js文件，具体的修改代码如下；

require("@nomiclabs/hardhat-waffle");

// Go to https://www.alchemyapi.io, sign up, create
// a new App in its dashboard, and replace "KEY" with its key
const ALCHEMY_API_KEY = "KEY";

// Replace this private key with your Ropsten account private key
// To export your private key from Metamask, open Metamask and
// go to Account Details > Export Private Key
// Be aware of NEVER putting real Ether into testing accounts
const ROPSTEN_PRIVATE_KEY = "YOUR ROPSTEN PRIVATE KEY";

module.exports = {
  solidity: "0.8.4",
  networks: {
    ropsten: {
      url: `https://eth-ropsten.alchemyapi.io/v2/${ALCHEMY_API_KEY}`,
      accounts: [`${ROPSTEN_PRIVATE_KEY}`]
    }
  }
};

测试：npx hardhat test

​ 由于hardhat自带本地ETH网络，所以不需要启动节点可以通过web3接口进行测试；

Debug:

 1. 在合约代码中添加 ```import "hardhat/console.sol";``` 导入日志工具；
 2. 在需要使用的代码中通过 ```console.log("info %s", to);```的方式打印一些需要的调试信息；
 3. 最后使用``` npx hardhat test``` 会输出调试信息；

Solana Anchor

官方文档

依赖安装配置：

1. 安装rust
2. 安装solana
3. 安装node.js和yarn并且换源
4. 安装anchor

初始化项目：

运行 anchor init

.
├── Anchor.toml     // Anchor 配置文件
├── Cargo.toml      // Rust 工作区配置文件。
├── app                            // 应用程序前端的目录
├── migrations      // 合约迁移部署的代码
│   └── deploy.ts
├── node_modules
├── package.json
├── programs          // 合约逻辑代码
│   └── test
│       ├── Cargo.toml
│       ├── Xargo.toml
│       └── src
                └── lib.rs
├── tests                        // 合约测试
│   └── test.ts
├── tsconfig.json
└── yarn.lock

编译：anchor build

编译的命令是下面两条命令的组合；
1. `cargo build-bpf`
2. `anchor idl parse -f program/src/lib.rs -o target/idl/basic_0.json`

测试：anchor test

部署：anchor deploy

Anchor.toml文件中可以定义部署的网络环境和钱包信息等数据

[provider]
    cluster = "localnet"
    wallet = "~/.config/solana/id.json"

示例代码

use anchor_lang::prelude::*;

declare_id!("Fg6PaFpoGXkYsidMpWTK6W2BeZ7FEfcYkg476zPFsLnS");

#[program]
mod basic_1 {
    use super::*;

    pub fn initialize(ctx: Context, data: u64) -> ProgramResult {
        let my_account = &mut ctx.accounts.my_account;
        my_account.data = data;
        Ok(())
    }

    pub fn update(ctx: Context, data: u64) -> ProgramResult {
        let my_account = &mut ctx.accounts.my_account;
        my_account.data = data;
        Ok(())
    }
}

#[derive(Accounts)]
pub struct Initialize<'info> {
    #[account(init, payer = user, space = 8 + 8)]
    pub my_account: Account<'info, MyAccount>,
    #[account(mut)]
    pub user: Signer<'info>,
    pub system_program: Program<'info, System>,
}

#[derive(Accounts)]
pub struct Update<'info> {
    #[account(mut)]
    pub my_account: Account<'info, MyAccount>,
}

#[account]
pub struct MyAccount {
    pub data: u64,
}

#[error]
pub enum ErrorCode {
    #[msg("This account cannot update")]
    CannotUpdate,
}

示例代码解析

• #[program] 下面的mod中包含了instructions，如果你不了解Solana中的instruction，可以看一下官方文档；
• #[derive(Accounts)] 包含了账户信息，solana中的账户有点绕，你可以理解为Linux中一切皆文件的概念，具体的也需要你看官方文档；

• #[account] 账户属性，账户初始化的时候需要支付租金和指定size；

  #[account(init, payer = user, space = 8 + 8)]
  #[account(mut)]

• 下面两个派生宏的组合可以自定义错误信息

  • #[error]
  • #[msg("detail error info")]

ink!

官方Doc

安装依赖：

1. 安装rust
2. 安装cargo和wasm依赖
3. 安装contracts-node

初始化项目：

使用命令创建新的合约项目：cargo contract new

flipper
  └─ lib.rs                <-- Contract Source Code
  └─ Cargo.toml            <-- Rust Dependencies and ink! Configuration
  └─ .gitignore

编译：cargo +nightly contract build

测试：cargo +nightly test

部署：直接在节点的UI界面上传编译之后的文件（target目录下的.contract结尾的文件），substrate的部署和运行时分开的，同一份代码只能部署一份，但是可以有很多的运行实例；

示例代码：

// We are importing the default ink! types
use ink_lang as ink;

#[ink::contract]
mod MyContract {

    // Our struct will use those default ink! types
    #[ink(storage)]
    pub struct MyContract {
        number: u32,
    }
    
    impl MyContract {
        /// Constructor that initializes the `u32` value to the given `init_value`.
        #[ink(constructor)]
        pub fn new(init_value: u32) -> Self {
            Self {
                number: init_value,
            }
        }
        
        #[ink(message)]
        pub fn my_public_function(&self) {
            /* --snip-- */
        }

        /// Private function
        fn my_private_function(&self) {
            /* --snip-- */
        }
     }
}

self.env().emit_event()  // 用于发出event，向外界提示信息，可以认为和Solana Anchor中的console.log类似
self.env().caller()             // 表示合约的调用者，solana中会使用programID来表示；

派生宏介绍

• #[ink::contract] 用于合约的mod
• #[ink(storage)] 用户合约中的数据存储，具体支持的数据类型，会对rust原生类型做一些封装；
• #[ink(constructor) 用户初始化构造，不同与以太坊，这里可以有多个constructor；
• #[ink(message)] 用于constuctor之外的 pub函数；

总提对比

平台 / 框架	代码模版优势	特点	难度
ETH / Hardhat	包括部署目录，合约目录，测试目录，拆分比较详细，结构很清晰	主要是对代码模块逻辑进行拆分，没有对solidity进行过多的封装，原生迁移比较容易；	需要了解solidity和javascript
Solana / Anchor	包括部署目录，合约目录，测试目录，拆分比较详细，结构很清晰	进行了很多的宏封装，将很多instructions和account进行包装，虽然简化了开发难度和代码量，但是对与刚了解solana的开发者不太容易理解细节；	需要了解solana的交易和account含义，并且要会rust
Substrate / ink!	单纯的包含了合约代码，比较简洁	进行了一些宏封装，简化了开发难度，但是自由度比较高，不用太局限于太多的链细节；	需要会rust，对小白用户比较友好