【智能合约开发】Gas 优化小技巧

Gas - 驱动以太坊DApps的能源

在 Solidity 中,你的用户想要每次执行你的 DApp 都需要支付一定的 gas,gas 可以用以太币购买,因此,用户每次跑 DApp 都得花费以太币。

一个 DApp 收取多少 gas 取决于功能逻辑的复杂程度。每个操作背后,都在计算完成这个操作所需要的计算资源,(比如,存储数据就比做个加法运算贵得多), 一次操作所需要花费的 gas 等于这个操作背后的所有运算花销的总和。

由于运行你的程序需要花费用户的真金白银,在以太坊中代码的编程语言,比其他任何编程语言都更强调优化。同样的功能,使用笨拙的代码开发的程序,比起经过精巧优化的代码来,运行花费更高,这显然会给成千上万的用户带来大量不必要的开销。

省 gas 的招数:

1、结构封装 (Struct packing)

在第1课中,我们提到除了基本版的 uint 外,还有其他变种 uint:uint8,uint16,uint32等。

通常情况下我们不会考虑使用 uint 变种,因为无论如何定义 uint的大小,Solidity 为它保留256位的存储空间。例如,使用 uint8 而不是uint(uint256)不会为你节省任何 gas。

除非,把 uint 绑定到 struct 里面。

如果一个 struct 中有多个 uint,则尽可能使用较小的 uint, Solidity 会将这些 uint 打包在一起,从而占用较少的存储空间。例如:

struct NormalStruct {
  uint a;
  uint b;
  uint c;
}

struct MiniMe {
  uint32 a;
  uint32 b;
  uint c;
}

// 因为使用了结构打包,mininormal 占用的空间更少

NormalStruct normal = NormalStruct(10, 20, 30);
MiniMe mini = MiniMe(10, 20, 30); 

所以,当 uint 定义在一个 struct 中的时候,尽量使用最小的整数子类型以节约空间。 并且把同样类型的变量放一起(即在 struct 中将把变量按照类型依次放置),这样 Solidity 可以将存储空间最小化。例如,有两个 struct:

uint c; uint32 a; uint32 b;

uint32 a; uint c; uint32 b;

前者比后者需要的gas更少,因为前者把uint32放一起了。

2、存储非常昂贵

Solidity 使用storage(存储)是相当昂贵的,”写入“操作尤其贵。

这是因为,无论是写入还是更改一段数据, 这都将永久性地写入区块链。”永久性“啊!需要在全球数千个节点的硬盘上存入这些数据,随着区块链的增长,拷贝份数更多,存储量也就越大。这是需要成本的!

为了降低成本,不到万不得已,避免将数据写入存储。这也会导致效率低下的编程逻辑 - 比如每次调用一个函数,都需要在 memory(内存) 中重建一个数组,而不是简单地将上次计算的数组给存储下来以便快速查找。

在大多数编程语言中,遍历大数据集合都是昂贵的。但是在 Solidity 中,使用一个标记了external view的函数,遍历比 storage 要便宜太多,因为 view 函数不会产生任何花销。 (gas可是真金白银啊!)。

我们将在下一章讨论for循环,现在我们来看一下看如何如何在内存中声明数组。

在内存中声明数组
在数组后面加上 memory关键字, 表明这个数组是仅仅在内存中创建,不需要写入外部存储,并且在函数调用结束时它就解散了。与在程序结束时把数据保存进 storage 的做法相比,内存运算可以大大节省gas开销 -- 把这数组放在view里用,完全不用花钱。

以下是申明一个内存数组的例子:

function getArray() external pure returns(uint[]) {
  // 初始化一个长度为3的内存数组
  uint[] memory values = new uint[](3);
  // 赋值
  values.push(1);
  values.push(2);
  values.push(3);
  // 返回数组
  return values;
}

注意:内存数组 必须 用长度参数(在本例中为3)创建。目前不支持 array.push()之类的方法调整数组大小,在未来的版本可能会支持长度修改。

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