之前文章中提到了在 hardhat 中使用 gas reporter 来优化 gas，因为篇幅有限，所以另开一篇文章来详细介绍 gas reporter 的使用场景及优化策略。

作用

Gas Reporter 是一个 Hardhat 插件，用于分析智能合约的 Gas 消耗，帮助开发者：

1. 量化函数成本：精确测量每个函数调用消耗的 Gas。
2. 优化合约代码：定位高 Gas 消耗的函数，针对性优化。
3. 预估费用：根据当前 Gas 价格估算实际费用（支持 ETH/USD 等货币单位）。

安装与配置

1. 安装插件

   npm install --save-dev hardhat-gas-reporter

2. 配置文件 (hardhat.config.js)

   require("hardhat-gas-reporter"); // 引入插件
   
   module.exports = {
    solidity: "0.8.20",
    gasReporter: {
      enabled: true,       // 开启报告
      currency: "USD",     // 费用单位（ETH/USD/EUR等）
      gasPrice: 20,        // Gas 单价（单位：Gwei，默认取当前网络价格）
      coinmarketcap: process.env.COINMARKETCAP_KEY, // API 获取实时价格
      outputFile: "gas-report.txt", // 输出到文件
      noColors: true,      // 文件输出时禁用颜色
      excludeContracts: ["MockToken"] // 排除特定合约
    }
   };

   运行 gas 报告

3. 执行测试时生成报告

   npx hardhat test

   报告会在测试完成后自动打印在控制台。

4. 示例输出

   ·----------------------------|----------------------------|-------------|----------------------------·
   |     Solidity Contract      ·          Method            ·  Min (Gas)  ·  Max (Gas)  ·  Avg (Gas)  ·
   ·----------------------------|----------------------------|-------------|-------------|-------------·
   |  MyContract                · transfer                  ·      28912  ·      51234  ·      43210  ·
   |  MyContract                · approve                   ·       2345  ·       2345  ·       2345  ·
   ·----------------------------|----------------------------|-------------|-------------|-------------·
   ·-------------------------|---------------------------|-------------·
   |  Network                ·  Eth Price (USD)          ·  Gas Price  ·
   ·-------------------------|---------------------------|-------------·
   |  sepolia                ·  $1,800                  ·  20 Gwei    ·
   ·-------------------------|---------------------------|-------------·

   报告解读

5. 核心字段

   • Method: 合约函数名称。
   • Min/Max/Avg Gas: 单次调用消耗的 Gas 范围及平均值。
   • Eth Price: 当前 ETH 价格（需配置 coinmarketcap API）。
   • Gas Price: 当前网络的 Gas 单价（Gwei）。
   • Cost (USD): 根据 Gas 消耗和 ETH 价格计算的预估费用。

6. 关键指标

   • Storage 操作: 存储（SSTORE/SLOAD）是 Gas 消耗的大头。
   • Calldata 使用: 减少 calldata 体积可降低 Gas（如使用 bytes 压缩数据）。
   • 循环复杂度: 避免大循环和嵌套逻辑。

     gas 优化常用策略

     1. 减少存储（Storage）操作

// 优化前：多次修改存储变量
function updateValue(uint256 newValue) public {
    value = newValue; // 第一次 SSTORE（消耗 Gas）
    lastUpdate = block.timestamp; // 第二次 SSTORE（更高 Gas）
}

// 优化后：合并存储变量或使用 Memory
struct State {
    uint256 value;
    uint256 lastUpdate;
}
State private state;

function updateValue(uint256 newValue) public {
    state = State(newValue, block.timestamp); // 单次 SSTORE
}

2. 使用常量（constant/immutable）

// 优化前：每次读取需 SLOAD
address public owner;

// 优化后：编译时确定值，Gas 为 0
address public constant OWNER = 0x...;

3. 变量打包（Packing）

// 优化前：浪费存储槽
uint128 a;
uint256 b; // 单独占用一个槽
uint128 c;

// 优化后：将 a 和 c 打包到同一槽
uint128 a;
uint128 c;
uint256 b;

4. 使用 unchecked 块

// 优化前：安全但消耗更多 Gas
function increment(uint256 x) public pure returns (uint256) {
    return x + 1;
}

// 优化后：明确无需溢出检查时节省 Gas
function increment(uint256 x) public pure returns (uint256) {
    unchecked { return x + 1; }
}

5. 避免重复计算

// 优化前：重复计算相同值
function calculate(uint256 a, uint256 b) public pure {
    uint256 sum = a + b;
    require(sum > 100, "Invalid sum");
    return sum * 2;
}

// 优化后：缓存中间结果
function calculate(uint256 a, uint256 b) public pure {
    uint256 sum = a + b;
    require(sum > 100, "Invalid sum");
    uint256 result = sum * 2;
    return result;
}

之前还写过一篇gas优化必须掌握的知识点 这里可以算是对 gas 优化内容的补充，需要的同学自行查阅。