Solidity中的引用类型
引用类型(Reference Type):包括数组(array
)和结构体(struct
),由于这类变量比较复杂,占用存储空间大,我们在使用时必须要声明数据存储的位置。
数据位置
Solidity数据存储位置有三类:storage
,memory
和calldata
。不同存储位置的gas
成本不同。storage
类型的数据存在链上,类似计算机的硬盘,消耗gas
多;memory
和calldata
类型的临时存在内存里,消耗gas
少。大致用法:
storage
:合约里的状态变量默认都是storage
,存储在链上。memory
:函数里的参数和临时变量一般用memory
,存储在内存中,不上链。尤其是如果返回数据类型是变长的情况下,必须加memory修饰,例如:string, bytes, array和自定义结构。calldata
:和memory
类似,存储在内存中,不上链。与memory
的不同点在于calldata
变量不能修改(immutable
),一般用于函数的参数。例子:function fCalldata(uint[] calldata _x) public pure returns(uint[] calldata){ //参数为calldata数组,不能被修改 // _x[0] = 0 //这样修改会报错 return(_x); }
数据位置和赋值规则
在不同存储类型相互赋值时候,有时会产生独立的副本(修改新变量不会影响原变量),有时会产生引用(修改新变量会影响原变量)。规则如下:
赋值本质上是创建引用指向本体,因此修改本体或者是引用,变化可以被同步:
storage
(合约的状态变量)赋值给本地storage
(函数里的)时候,会创建引用,改变新变量会影响原变量。例子:
uint[] x = [1,2,3]; // 状态变量:数组 x
function fStorage() public{
//声明一个storage的变量 xStorage,指向x。修改xStorage也会影响x
uint[] storage xStorage = x;
xStorage[0] = 100;
}
memory
赋值给memory
,会创建引用,改变新变量会影响原变量。其他情况下,赋值创建的是本体的副本,即对二者之一的修改,并不会同步到另一方
变量的作用域
Solidity
中变量按作用域划分有三种,分别是状态变量(state variable),局部变量(local variable)和全局变量(global variable)
1. 状态变量
状态变量是数据存储在链上的变量,所有合约内函数都可以访问,gas
消耗高。状态变量在合约内、函数外声明:
contract Variables {
uint public x = 1;
uint public y;
string public z;
}
我们可以在函数里更改状态变量的值:
function foo() external{
// 可以在函数里更改状态变量的值
x = 5;
y = 2;
z = "0xAA";
}
2. 局部变量
局部变量是仅在函数执行过程中有效的变量,函数退出后,变量无效。局部变量的数据存储在内存里,不上链,gas
低。局部变量在函数内声明:
function bar() external pure returns(uint){
uint xx = 1;
uint yy = 3;
uint zz = xx + yy;
return(zz);
}
3. 全局变量
全局变量是全局范围工作的变量,都是solidity
预留关键字。他们可以在函数内不声明直接使用:
function global() external view returns(address, uint, bytes memory){
address sender = msg.sender;
uint blockNum = block.number;
bytes memory data = msg.data;
return(sender, blockNum, data);
}
在上面例子里,我们使用了3个常用的全局变量:msg.sender
,block.number
和msg.data
,他们分别代表请求发起地址,当前区块高度,和请求数据。下面是一些常用的全局变量,更完整的列表请看这个链接:
blockhash(uint blockNumber)
: (bytes32
) 给定区块的哈希值 – 只适用于256最近区块, 不包含当前区块。block.coinbase
: (address payable
) 当前区块矿工的地址block.gaslimit
: (uint
) 当前区块的gaslimitblock.number
: (uint
) 当前区块的numberblock.timestamp
: (uint
) 当前区块的时间戳,为unix纪元以来的秒gasleft()
: (uint256
) 剩余 gasmsg.data
: (bytes calldata
) 完整call datamsg.sender
: (address payable
) 消息发送者 (当前 caller)msg.sig
: (bytes4
) calldata的前四个字节 (function identifier)msg.value
: (uint
) 当前交易发送的wei
值block.blobbasefee
: (uint
) 当前区块的blob基础费用。这是Cancun升级新增的全局变量。blobhash(uint index)
: (bytes32
) 返回跟当前交易关联的第index
个blob的版本化哈希(第一个字节为版本号,当前为0x01
,后面接KZG承诺的SHA256哈希的最后31个字节)。若当前交易不包含blob,则返回空字节。这是Cancun升级新增的全局变量。
4. 全局变量-以太单位与时间单位
以太单位
Solidity
中不存在小数点,以0
代替为小数点,来确保交易的精确度,并且防止精度的损失,利用以太单位可以避免误算的问题,方便程序员在合约中处理货币交易。
wei
: 1gwei
: 1e9 = 1000000000ether
: 1e18 = 1000000000000000000
function weiUnit() external pure returns(uint) {
assert(1 wei == 1e0);
assert(1 wei == 1);
return 1 wei;
}
function gweiUnit() external pure returns(uint) {
assert(1 gwei == 1e9);
assert(1 gwei == 1000000000);
return 1 gwei;
}
function etherUnit() external pure returns(uint) {
assert(1 ether == 1e18);
assert(1 ether == 1000000000000000000);
return 1 ether;
}
时间单位
可以在合约中规定一个操作必须在一周内完成,或者某个事件在一个月后发生。这样就能让合约的执行可以更加精确,不会因为技术上的误差而影响合约的结果。因此,时间单位在Solidity
中是一个重要的概念,有助于提高合约的可读性和可维护性。
seconds
: 1minutes
: 60 seconds = 60hours
: 60 minutes = 3600days
: 24 hours = 86400weeks
: 7 days = 604800
function secondsUnit() external pure returns(uint) {
assert(1 seconds == 1);
return 1 seconds;
}
function minutesUnit() external pure returns(uint) {
assert(1 minutes == 60);
assert(1 minutes == 60 seconds);
return 1 minutes;
}
function hoursUnit() external pure returns(uint) {
assert(1 hours == 3600);
assert(1 hours == 60 minutes);
return 1 hours;
}
function daysUnit() external pure returns(uint) {
assert(1 days == 86400);
assert(1 days == 24 hours);
return 1 days;
}
function weeksUnit() external pure returns(uint) {
assert(1 weeks == 604800);
assert(1 weeks == 7 days);
return 1 weeks;
}
测试代码:
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.21;
contract DataStorage {
// The data location of x is storage.
// This is the only place where the
// data location can be omitted.
uint[] public x = [1,2,3];
function fStorage() public{
//声明一个storage的变量xStorage,指向x。修改xStorage也会影响x
uint[] storage xStorage = x;
xStorage[0] = 100;
}
function fMemory() public view{
//声明一个Memory的变量xMemory,复制x。修改xMemory不会影响x
uint[] memory xMemory = x;
xMemory[0] = 100;
xMemory[1] = 200;
uint[] memory xMemory2 = x;
xMemory2[0] = 300;
}
function fCalldata(uint[] calldata _x) public pure returns(uint[] calldata){
//参数为calldata数组,不能被修改
// _x[0] = 0 //这样修改会报错
return(_x);
}
}
contract Variables {
uint public x = 1;
uint public y;
string public z;
function foo() external{
// 可以在函数里更改状态变量的值
x = 5;
y = 2;
z = "0xAA";
}
function bar() external pure returns(uint){
uint xx = 1;
uint yy = 3;
uint zz = xx + yy;
return(zz);
}
function global() external view returns(address, uint, bytes memory){
address sender = msg.sender;
uint blockNum = block.number;
bytes memory data = msg.data;
return(sender, blockNum, data);
}
function weiUnit() external pure returns(uint) {
assert(1 wei == 1e0);
assert(1 wei == 1);
return 1 wei;
}
function gweiUnit() external pure returns(uint) {
assert(1 gwei == 1e9);
assert(1 gwei == 1000000000);
return 1 gwei;
}
function etherUnit() external pure returns(uint) {
assert(1 ether == 1e18);
assert(1 ether == 1000000000000000000);
return 1 ether;
}
function secondsUnit() external pure returns(uint) {
assert(1 seconds == 1);
return 1 seconds;
}
function minutesUnit() external pure returns(uint) {
assert(1 minutes == 60);
assert(1 minutes == 60 seconds);
return 1 minutes;
}
function hoursUnit() external pure returns(uint) {
assert(1 hours == 3600);
assert(1 hours == 60 minutes);
return 1 hours;
}
function daysUnit() external pure returns(uint) {
assert(1 days == 86400);
assert(1 days == 24 hours);
return 1 days;
}
function weeksUnit() external pure returns(uint) {
assert(1 weeks == 604800);
assert(1 weeks == 7 days);
return 1 weeks;
}
}