区块链智能合约编程语言 Solidity

前言

上文介绍了区块链生态发展，我们知道以太坊的到来可以使开发人员基于区块链开发DApp，本文介绍 Solidity 编程语言的使用，然后基于 Solidity 编写一个简单的智能合约。

Solidity 介绍

Solidity 是以太坊开发人员使用的编程语言，用来编写智能合约，运行在以太坊虚拟机（EVM）上。

有开发经验的同学上手应该是比较容易的，所有编程语言无非就是变量、分支、函数，变量值之所以称之为变量，是因为它是用来存储临时值，是可变化的；而分支是在检查某个事件是否为真后决定是否执行；Solidity 编程语言中函数是与区块链交互的主要方式，前期可以使用在线编程工具 remix 进行开发。

如果要开发一个去中心化的DApp，需要用 React、HTML、CSS 等前端技术将用户页面和智能合约结合。

Solidity 文件结构

一个 Solidity 文件后缀为 .sol，文件中包含许可声明、文件编译指示、文件导入标识以及任意数量的合约定义，包括变量、常量、构造、函数、事件、结构体、错误处理等。

许可声明

由于提供源代码总是涉及版权方面的法律问题，Solidity 编译器鼓励使用机器可读的 SPDX 许可证标识符，每个源文件都应以说明其许可证的注释开头：
// SPDX-License-Identifier: MIT

如果不想指定许可证或者源代码不是开源的，可以使用特殊值 UNLICENSED，其他值可以参考 SPDX licenses

编译指示

通过 pragma 关键字指定源代码使用哪个版本的编译器进行编译，版本编译指示使用如下：
pragma solidity ^0.5.2;
意思是该源文件不能使用 0.5.2 版本之前的编译器进行编译。

数据类型

声明变量的数据类型，跟很多编程语言都相似。

address：地址类型，用来转账，区块链独有类型。代码中 address(this) 表示当前合约的地址。

string：文本类型。

int：数值类型，显示范围是-2255 到 2255 - 1。

uint：无符号整数（指的正整数），最大是 2**256 -1。

bool：布尔值，true 或 false。

bytes：字节类型。

mapping：映射类型，可以理解为 Map。

函数

函数声明跟 JS 一样都是 function ，Solidity 函数格式如下：

function () {internal|external|public|private} [pure|view|payable] [returns ()]

示例： function fn() public view returns (address){return address(this);}

其中 internal|external|public|private 为可见性和可变性，比较容易理解。pure|view|payable 用来控制函数权限，其中：

• pure 表示该函数内只能拥有局部变量，不能读不能写外部变量，不对链上有任何的读写操作。
• view 表示该函数内只能查看变量、链上内容，不能修改变量、链上的内容。
• payable 表示该函数内可以修改变量及链上内容，通常用来给合约地址转账或着接收ETH。

事件

事件我们可以理解成通知订阅，当合约中发生某些事，比如谁给谁转账，那么可以声明一个事件，客户端（用户界面）对其监听后，可以接收到这个时间的消息从而 do something。示例:

event Deposit(address from,address to,unit amount);

function deposit(address to,unit amount) public payable {
    // do something
    emit Deposit(address(this), to, amount);
}

然后在 JS（Web3.js） 代码中监听这个事件，示例如下：

var abi = /* abi as generated by the compiler */;
var ClientReceipt = web3.eth.contract(abi);
var clientReceipt = ClientReceipt.at("0x1234...ab67" /* address */);

var depositEvent = clientReceipt.Deposit();

depositEvent.watch(function(error, result){
    if (!error)
        console.log(result);
});


// Or pass a callback to start watching immediately
var depositEvent = clientReceipt.Deposit(function(error, result) {
    if (!error)
        console.log(result);
});

访问区块元数据

我们知道只能合约是运行在区块链中的，所以在智能合约中可以访问区块链的内置数据，比如 block 区块信息、调用合约的上下文（msg）信息。

block区块信息:

• block.coinbase (address): 当前块的矿工的地址
• block.difficulty (uint):当前块的难度系数
• block.gaslimit (uint):当前块gas的上限
• block.number (uint):当前块编号
• block.blockhash (function(uint) returns (bytes32)):函数，返回指定块的哈希值，已经被内建函数blockhash所代替
• block.timestamp (uint):当前块的时间戳

msg调用上下文信息：

• msg.data (bytes):完整的calldata
• msg.gas (uint):剩余的gas量
• msg.sender (address):消息的发送方(调用者)
• msg.sig (bytes4):calldata的前四个字节(即函数标识符)
• msg.value (uint):所发送的消息中wei的数量

简单的智能合约

// SPDX-License-Identifier: GPL-3.0
pragma solidity ^0.8.4;

contract Coin {

    address public minter;
    mapping (address => uint) public balances;

    // 声明一个合约事件，在函数send的最后一行触发，使得客户端监听在区块链上发出的这些事件。一旦它发出，侦听器就会收到from, to 和 amount 参数
    event Sent(address from, address to, uint amount);

    // 创建合约时执行，仅一次。
    constructor() {
        minter = msg.sender;
    }

    // 将一定数量的ETH发送到该地址
    // 只能由合同创建者调用
    function mint(address receiver, uint amount) public {
        require(msg.sender == minter);
        balances[receiver] += amount;
    }


    // 声明一个错误类型可以提供详细的信息
    error InsufficientBalance(uint requested, uint available);

    // 调用者向接收者转账
    function send(address receiver, uint amount) public {
        if (amount > balances[msg.sender])
            # revert语句无条件中止对链上数据的更改，同时使用 InsufficientBalance 错误向发送者提供错误详细信息。
            revert InsufficientBalance({
                requested: amount,
                available: balances[msg.sender]
            });

        balances[msg.sender] -= amount;
        balances[receiver] += amount;
        emit Sent(msg.sender, receiver, amount);
    }
}