在 Solidity中使用值数组以降低 gas 消耗

• 原文地址：https://medium.com/coinmonks/value-arrays-in-solidity-32ca65135d5b
• 译文出自：登链翻译计划
• 译者：Tiny熊
• 本文永久链接：learnblockchain.cn/article…

背景

我们Datona Labs在开发和测试Solidity数据访问合约（S-DAC：Smart-Data-Access-Contract）模板过程中，经常需要使用只有很小数值的小数组（数组元素个数少）。在本示例中，研究了使用值数组（Value Array）是否比引用数组（Reference Array）更高效。

讨论

Solidity支持内存（memory）中的分配数组，这些数组会很浪费空间（参考 文档），而存储（storage）中的数组则会消耗大量的gas来分配和访问存储。但是Solidity所运行的以太坊虚拟机（EVM）有一个256位（32字节）机器字长。正是后一个特性使我们能够考虑使用值数组（Value Array）。在机器字长的语言中，例如32位（4字节），值数组（Value Array）不太可能实用。

我们可以使用值数组（Value Array）减少存储空间和gas消耗吗？

译者注：机器字长 是指每一个指令处理的数据长度。

比较值数组与引用数组

引用数组（Reference Array）

在 Solidity 中，数组通常是引用类型。这意味着每当在程序中遇到变量符号时，都会使用指向数组的指针，不过也有一些例外情况会生成一个拷贝（参考文档-引用类型）。在以下代码中，将10个元素的 8位uint users 的数组传递给setUser函数，该函数设置users数组中的一个元素：

contract TestReferenceArray {
    function test() public pure {
        uint8[10] memory users;

        setUser(users, 5, 123);
        require(users[5] == 123);
    }

    function setUser(uint8[10] memory users, uint index, uint8 ev) 
    public pure {
        users[index] = ev;
    }
}

函数返回后，users数组元素将被更改。

值数组（Value Arrays）

值数组是以值类型保存的数组。这意味着在程序中遇到变量符号，就会使用其值。

contract TestValueArray {
    function test() public pure {
        uint users;

        users = setUser(users, 5, 12345);
        require(users == ...);
    }

    function setUser(uint users, uint index, uint ev) public pure 
    returns (uint) {
        return ...;
    }
}

请注意，在函数返回之后，函数的users参数将保持不变，因为它是通过值传递的，为了获得更改后的值，需要将函数返回值赋值给users变量。

Solidity bytes32 值数组

Solidity 在 bytesX（X=1..32）类型中提供了一个部分值数组。这些字节元素可以使用数组方式访问单独读取，例如：

    ...
    bytes32 bs = "hello";
    byte b = bs[0];
    require(bs[0] == 'h');
    ...

但不幸的是，在Solidity 目前的版本中，我们无法使用数组访问方式写入某个字节：

    ...
    bytes32 bs = "hello";
    bs[0] = 'c'; // 不可以实现
    ...

让我们使用Solidity的 using for 导入库的方式为bytes32类型添加新能力：

library bytes32lib {
    uint constant bits = 8;
    uint constant elements = 32;

    function set(bytes32 va, uint index, byte ev) internal pure 
    returns (bytes32) {
        require(index < elements);
        index = (elements - 1 - index) * bits;
        return bytes32((uint(va) & ~(0x0FF << index)) | 
                        (uint(uint8(ev)) << index));
    }
}

这个库提供了set()函数，它允许调用者将bytes32变量中的任何字节设置为想要的字节值。根据你的需求，你可能希望为你使用的其他bytesX类型生成类似的库。

测试一把

让我们导入该库并测试它：

import "bytes32lib.sol";

contract TestBytes32 {
    using bytes32lib for bytes32;

    function test1() public pure {
        bytes32 va = "hello";
        require(va[0] == 'h');
        // 类似 va[0] = 'c'; 的功能
        va = va.set(0, 'c');
        require(va[0] == 'c');
    }
}

在这里，你可以清楚地看到set()函数的返回值被分配回参数变量。如果缺少赋值，则变量将保持不变，require()就是来验证它。

可能的固定长度值数组

在Solidity机器字长为256位（32字节），我们可以考虑以下可能的值数组。

固定长度值数组

这些是以些Solidity可用整型匹配的固定长度的值数组：

                         固定长度值数组
类型          类型名       描述
uint128[2]   uint128a2   2个128位元素的值数组
uint64[4]    uint64a4    4个64位元素的值数组
uint32[8]    uint32a8    8个32位元素的值数组
uint16[16]   uint16a16   16个16位...