Solana 与 Anchor 中的账户初始化

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  • 发布于 11小时前
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本文对比了以太坊和 Solana 的数据存储机制,介绍了 Solana 账户模型的统一设计及其与以太坊存储槽的差异,并通过将 Solidity 示例转换为 Anchor 代码,详细讲解了 Solana 中账户初始化的必要性、实现步骤及测试方法,强调了其显式初始化和防止重复初始化的特性。

此前文章中,我们尚未涉及状态变量或持久性数据存储。在 Solidity 和以太坊中,SSTORE2 或 SSTORE3 等模式通过将数据存储在另一智能合约的字节码中实现存储,这种方式较为独特。而在 Solana 中,这却是标准实践。

Solana 程序的字节码可由原始部署者随意更新(除非标记为不可变),其数据存储机制也基于同一原理。与以太坊的存储槽(键值对形式)不同,Solana 将所有数据存储在账户中,键为 base58 编码的地址,值可达 10MB 的数据块:

{
    "key": "ETnqC8mvPRyUVXyXoph22EQ1GS5sTs1zndkn5eGMYWfs",
    "value": {
        "data": "020000006ad1897139ac2bdb67a3c66a..."
    }
}

以太坊将智能合约的字节码与状态变量分开存储:字节码作为不可变代码保存在账户的代码字段中,状态变量则存储于独立的存储槽,动态更新。Solana 采用统一的账户模型,程序账户(executable 标志为 true)与数据账户在结构上无异,仅用途不同。这种设计类似 Unix 文件系统,账户如同文件,承载数据及元数据(如所有者、可执行性)。

在以太坊中,状态变量与智能合约紧密绑定,默认仅合约内部逻辑可读写,外部只能通过节点 API 离线读取数据。反观 Solana,所有账户数据对任意程序公开可读,但仅由其所有者程序可写入,所有权通过 owner 字段明确指定。


账户初始化的必要性

以太坊允许直接写入未初始化的状态变量,合约通过 SSTORE 操作码写入某个存储槽时,即使该槽从未使用过,EVM 会自动为其分配空间并存储新值。而 Solana 要求显式初始化账户。虽然初始化和写入可在同一交易中完成,但为简化讨论,我们先聚焦初始化步骤。


基础存储示例

将以下 Solidity 代码转换为 Solana:

contract BasicStorage {
    struct MyStorage {
        uint64 x;
    }
    MyStorage public myStorage;

    function set(uint64 _x) external {
        myStorage.x = _x;
    }
}

在 Anchor 中,所有账户数据被视为结构体,因其灵活性(数据块最大 10MB)需要结构化解释,否则仅为无意义的字节序列。Anchor 在幕后处理序列化与反序列化。

初始化实现

创建新 Anchor 项目 basic_storage,代码如下:

use anchor_lang::prelude::*;
use std::mem::size_of;

declare_id!("9XZGDi1imvGFV3bLuDJK1bkUht51GPCRsVxMe4DpqWEo");

#[program]
pub mod basic_storage {
    use super::*;

    pub fn initialize(ctx: Context<Initialize>) -> Result<()> {
        Ok(())
    }
}

#[derive(Accounts)]
pub struct Initialize<'info> {
    #[account(
        init,
        payer = signer,
        space = size_of::<MyStorage>() + 8,
        seeds = [],
        bump
    )]
    pub my_storage: Account<'info, MyStorage>,

    #[account(mut)]
    pub signer: Signer<'info>,

    pub system_program: Program<'info, System>,
}

#[account]
pub struct MyStorage {
    x: u64,
}

1. 初始化函数

initialize 函数当前为空,仅返回 Ok(())。逻辑可自定义,函数名也非强制,但 initialize 是惯例。

2. 账户结构

Initialize 定义初始化所需的账户:

  • my_storage:存储 MyStorage 结构体的账户。
  • signer:支付存储租金的签署者。
  • system_program:Solana 内置程序,用于 SOL 转移。

3. 初始化属性

[account] 宏中的 init 关键字触发账户创建,附加参数包括:

  • payer = signer:指定租金支付者,signer 标记为 mut 因余额会变更。
  • space:分配空间,size_of::<MyStorage>() + 8 计算结构体大小加 8 字节鉴别器。
  • seeds 和 bump:用于生成程序派生地址(PDA),当前为空数组,bump 暂时视为样板。

4. 系统程序

system_program 是 Solana 运行时的核心组件,负责 SOL 转移。此处用于支付 my_storage 的租金。

5. 数据结构体

MyStorage 定义账户数据布局,序列化为字节存入 data 字段,反序列化时还原。#[account] 宏自动处理序列化逻辑。


单元测试

测试代码:

import * as anchor from "@coral-xyz/anchor";
import { Program } from "@coral-xyz/anchor";
import { BasicStorage } from "../target/types/basic_storage";

describe("basic_storage", () => {
  anchor.setProvider(anchor.AnchorProvider.env());

  const program = anchor.workspace.BasicStorage as Program&lt;BasicStorage>;

  it("Is initialized!", async () => {
    const seeds = []
    const [myStorage, _bump] = anchor.web3.PublicKey.findProgramAddressSync(seeds, program.programId);

    console.log("the storage account address is", myStorage.toBase58());

    await program.methods.initialize().accounts({ myStorage: myStorage }).rpc();
  });
});

地址预测

Solana 要求预先指定交互账户,findProgramAddressSync 根据程序 ID 和 seeds 计算 myStorage 地址,类似以太坊的 CREATE2(但无需字节码)。


防止重复初始化

账户不可重复初始化,Anchor 内置保护机制。测试重复调用:

it("Is initialized!", async () => {
  const seeds = [];
  const [myStorage, _bump] = anchor.web3.PublicKey.findProgramAddressSync(seeds, program.programId);
  await program.methods.initialize().accounts({ myStorage }).rpc();
  await program.methods.initialize().accounts({ myStorage }).rpc();// 将失败
});

第二次调用会抛出错误,避免数据被意外覆盖。

测试重置

本地验证器保留账户状态,需运行 solana-test-validator --reset 重置,否则重复测试会失败。


总结

对以太坊开发者而言,账户初始化可能显得陌生,但在 Solana 中是基础操作。后续教程将覆盖读写与删除账户,熟悉此模式后将变得自然。


【笔记配套代码】 https://github.com/0xE1337/rareskills_evm_to_solana 【参考资料】 https://learnblockchain.cn/column/119 https://www.rareskills.io/solana-tutorial

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17年进入币圈,Web3 开发者。刨根问底探链上真相,品味坎坷悟 Web3 人生。