Openzeppelin 学习：ERC20源码分析

ERC20 源码解析

ERC20 是以太坊上的一种代币标准，定义了一组规则，任何实现它的智能合约都可以发行一个“可替代代币”（Fungible Token, FT）

可替代”是一个经济学术语，意思是： 每一个单位的代币都是一样的、等价可互换的

比如：

• 你有一个 1 USDT，我也有一个 1 USDT，它们没有任何区别，随时可以交换。
• ERC20 代币的余额是一个整数，就像银行账户一样：你可以持有 100 个单位

🔍 核心区别总结：FT vs NFT

导入依赖接口与工具类

import {IERC20} from "./IERC20.sol";
import {IERC20Metadata} from "./extensions/IERC20Metadata.sol";
import {Context} from "../../utils/Context.sol";
import {IERC20Errors} from "../../interfaces/draft-IERC6093.sol";

继承的核心模块：

• IERC20: ERC20 标准接口定义（包括 transfer, approve 等）。
• IERC20Metadata: 补充接口，定义如 name(), symbol(), decimals()。
• Context: 提供 _msgSender() 方法，方便 meta-transaction 支持。
• IERC20Errors: 标准错误定义（ERC-6093 草案）用于 revert 时的错误格式（比如 ERC20InvalidSender 等）。

合约声明与继承

abstract contract ERC20 is Context, IERC20, IERC20Metadata, IERC20Errors {

• abstract 表示这是一个抽象合约，不能直接部署。
• 继承了上述接口和工具类。

存储变量定义

 mapping(address account => uint256) private _balances;
 mapping(address account => mapping(address spender => uint256)) private _allowances;
 uint256 private _totalSupply;
 string private _name;
  string private _symbol;

• _balances: 每个地址的代币余额。
• _allowances: 授权机制（某地址允许另一个地址最多能转多少 token）。
• _totalSupply: 总供应量。
• _name, _symbol: 代币的名称与符号

构造函数

constructor(string memory name_, string memory symbol_) {
        _name = name_;
        _symbol = symbol_;
 }

• 只在部署合约时调用，用来初始化代币的名称和符号。

MetaData 获取

 function name() public view virtual returns (string memory) {
     return _name;
 }

 function symbol() public view virtual returns (string memory) {
    return _symbol;
 }

function decimals() public view virtual returns (uint8) {
    return 18;
}

• decimals() 默认返回 18（模拟以太单位）。
  • 所有 Metadata 接口均为 view 且可 virtual 以供 override

标准接口函数实现

1. totalSupply() 和 balanceOf()

function totalSupply() public view virtual returns (uint256) {
    return _totalSupply;
}
function balanceOf(address account) public view virtual returns (uint256) {
    return _balances[account];
}

• 分别返回全局供应量和单一地址余额。

2. transfer()

• transfer -> _transfer -> _update

  
  function transfer(address to, uint256 value) public virtual returns (bool) {
  address owner = _msgSender();
  _transfer(owner, to, value);
  return true;
  }

* 将当前调用者的余额转账至 `to`。
* 实际调用 `_transfer(owner, to, value)` 实现转账逻辑。

#### 3. `approve()` 与 `allowance()`

* approve -> _approve -> _approve重载

```solidity
function approve(address spender, uint256 value) public virtual returns (bool) {
    address owner = _msgSender();
     _approve(owner, spender, value);
    return true;
}

function allowance(address owner, address spender) public view virtual returns (uint256) {
    return _allowances[owner][spender];
}

• approve() 设置授权额度（包含 uint256.max 的无限授权逻辑）。
• allowance() 读取授权额度。

4. transferFrom()

function transferFrom(address from, address to, uint256 value) public virtual returns (bool) {
    address spender = _msgSender();
    _spendAllowance(from, spender, value);
    _transfer(from, to, value);
}

• 从 from 向 to 发送 value 代币，调用 _spendAllowance() 和 _transfer()

核心内部函数

1. _transfer()

function _transfer(address from, address to, uint256 value) internal {
    // from 不能为零地址
    if (from == address(0)) {
            revert ERC20InvalidSender(address(0));
    }
    // to 不能为零地址
    if (to == address(0)) {
         revert ERC20InvalidReceiver(address(0));
     }
    _update(from, to, value);
}

• 检查合法地址 → 触发 _update() 进行实际操作。

2. _update()

function _update(address from, address to, uint256 value) internal virtual {
    //场景：token铸造
        if (from == address(0)) {
            _totalSupply += value;
        } else {
            // 场景：正常转账- from账户减少token
            uint256 fromBalance = _balances[from];
            if (fromBalance < value) {
                revert ERC20InsufficientBalance(from, fromBalance, value);
            }
            unchecked {
                _balances[from] = fromBalance - value;
            }
        }
        //场景：token 销毁
        if (to == address(0)) {
            unchecked {
                _totalSupply -= value;
            }
        } else {
            // 场景：正常转账- to账户增加token
            unchecked 
                _balances[to] += value;
            }
        }
        emit Transfer(from, to, value);
    }

• 设计亮点：该函数统一处理三种操作：

  • 正常转账：from ≠ 0 且 to ≠ 0
  • 铸造（mint）：from == 0
  • 销毁（burn）：to == 0

• 所有余额和总量变化都统一经由 _update() 完成，有助于自定义逻辑拓展。

3. _mint() 和 _burn()

function _mint(address account, uint256 value) internal {
     if (account == address(0)) {
            revert ERC20InvalidReceiver(address(0));
     }
     _update(address(0), account, value);
}

function _burn(address account, uint256 value) internal {
    if (account == address(0)) {
        revert ERC20InvalidSender(address(0));
     }
     _update(account, address(0), value);
}

• 都是 _update() 的封装，分别传入 from/to 为 zero address。

授权操作函数

1. _approve()（两个版本）

function _approve(address owner, address spender, uint256 value) internal {
        _approve(owner, spender, value, true);
 }

 // 增加：事件触发逻辑
function _approve(address owner, address spender, uint256 value, bool emitEvent) internal virtual {
        if (owner == address(0)) {
            revert ERC20InvalidApprover(address(0));
        }
        if (spender == address(0)) {
            revert ERC20InvalidSpender(address(0));
        }
        _allowances[owner][spender] = value;
        if (emitEvent) {
            emit Approval(owner, spender, value);
        }
 }

• 第二个版本提供了是否触发 Approval 事件的开关。

2. _spendAllowance()

function _spendAllowance(address owner, address spender, uint256 value) internal virtual {
    uint256 currentAllowance = allowance(owner, spender); // 当前授权额度
     if (currentAllowance < type(uint256).max) {
           if (currentAllowance < value) {
                revert ERC20InsufficientAllowance(spender, currentAllowance, value);
            }
            unchecked {
                _approve(owner, spender, currentAllowance - value, false);
           }
    }
}

• 该方法是 transferFrom 的关键一环，用于消耗 spender 对 owner 的授权额度。
• 如果授权额度是最大值 type(uint256).max，说明是“无限授权”，就不会减少额度（节省 gas）。
• 否则，进行额度减少处理。
• 使用 unchecked 可以省 gas，因为已经做过越界检查。

错误处理（EIP-6093）

合约中大量使用：

revert ERC20InvalidSender(address(0));
revert ERC20InsufficientBalance(from, balance, required);

这些错误类型定义于 IERC20Errors，相比使用 require(...) 加 string 更节省 gas。

ERC20 Demo

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.20;

import "@openzeppelin/contracts/token/ERC20/ERC20.sol";
import "@openzeppelin/contracts/access/Ownable.sol";

contract MyCustomToken is ERC20, Ownable {
    constructor(
        string memory name_,
        string memory symbol_,
        uint256 initialSupply
    ) ERC20(name_, symbol_) Ownable(msg.sender) {
        // 初始发行全部给合约部署者
        _mint(msg.sender, initialSupply);
    }

    /// @notice 增发代币，只允许合约拥有者调用
    function mint(address to, uint256 amount) external onlyOwner {
        _mint(to, amount);
    }

    /// @notice 销毁自己账户的代币
    function burn(uint256 amount) external {
        _burn(msg.sender, amount);
    }
}

ERC20 扩展模块

OpenZeppelin v5 中围绕 ERC20 提供了 多个扩展模块（extensions），快速构建功能强大的代币系统，适配各种业务场景，比如可销毁、可暂停、快照、投票、许可等

🛠️ 示例组合使用（实际场景）

1. DAO 代币：

   • ERC20Votes + ERC20Permit + ERC20Snapshot → 投票、Gasless 授权、治理快照

2. 预挖代币：

   • ERC20Capped + ERC20Mintable（自定义） → 限制供应、按需增发

3. 应急控制：

   • ERC20Pausable → 突发事件可暂停转账，例如攻击检测时冻结功能

4. 可销毁代币：

   • ERC20Burnable → 用户主动销毁代币或通过机制回收销毁

5. DeFi 支持代币：

   • ERC20Permit + ERC20FlashMint → 支持 Gasless 授权 + 闪电贷策略