Huff：构建 Gas 优化的智能合约 - 第一部分

ankitacode11
发布于 19小时前
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本文是Huff语言系列教程的第一部分，介绍了Huff语言的特性、语法和结构，以及如何使用Huff构建优化的智能合约。通过ERC20的transfer函数和SumArray谜题两个实际案例，展示了Huff在gas优化方面的优势，并与Solidity进行了对比。文章还介绍了Huff的开发流程和工具。

## 简介

在竞争激烈的以太坊开发领域，每一 gas 单位都至关重要，Huff 是一种将智能合约优化推向极限的工具，因此脱颖而出。Huff 最初由 Aztec Protocol 团队开发，用于优化他们的 Weierstrudel 椭圆曲线库。**Huff 是一种基于宏的低级语言，专为编写高效的 EVM 字节码而设计**。它提供对 EVM 操作码的直接访问，使开发人员能够无与伦比地控制执行和性能。

然而，这种强大功能伴随着陡峭的学习曲线、极少的抽象和几乎没有内置的安全性。Huff 并不适合胆小的人 —— 它适用于那些愿意深入研究 EVM 内部结构以获得最大效率的开发人员。

这个分为三个部分的文章系列探讨了 Huff 的语法、优点和实际应用。在**第 1 部分**中，我们讨论：

- 什么是 Huff
- 其独特的语言功能
- 语法、宏和结构
- 诸如 ERC20 `transfer` 和 SumArray 谜题之类的用例

## 什么是 Huff？

**Huff 是一种 EVM 的特定领域语言，完全专注于 gas 效率。** 它去除了高级的便利，暴露了以太坊执行环境的本质。

### 起源

- 创建于 2019 年，用于优化 Aztec Protocol 的加密库
- 旨在让开发人员完全控制内存、存储和执行

![](https://img.learnblockchain.cn/2025/06/10/1HZGUWTJP-DRXd67UYqdIrQ.png)

## 主要特点

![](https://img.learnblockchain.cn/2025/06/10/1Oa4YbMnTQWq3Lsz_QYsQRA.png)

## 挑战

- **复杂性：** 需要深入了解 EVM 堆栈
- **手动调试：** 没有符号堆栈，调试完全是手动的
- **容易出错：** 缺乏安全网可能会引入细微的错误
- **较小的生态系统：** 比 Solidity 或 Vyper 更少的社区支持

## 为什么使用 Huff？

尽管 Huff 存在难度，但它在对性能至关重要的场景中表现出色：

- **加密库：** 例如，哈希、椭圆曲线
- **对 Gas 敏感的智能合约：** 例如，ERC20 代币、Uniswap 类型的 AMM
- **自定义 EVM 逻辑：** 专门的操作码序列
- **学习工具：** 非常适合掌握 EVM 内部结构

## Huff 语法和结构

Huff 的核心围绕以下内容构建：

- **常量**
- **宏**
- **操作码**

### 常量

常量使用 `#define constant` 将原始值注入到字节码中：

```
##define constant BALANCE_SLOT = 0x00
```

### 宏

宏是构建逻辑的主要方式。它们显式定义输入/输出堆栈大小并使用原始操作码。

示例：安全加法

```
##define macro MATH__ADD() = takes(2) returns(1) {
    // 堆栈：a, b
    dup2 add
    dup1 swap2 gt
    [OVERFLOW_ERROR] jumpi
}
```

### 函数分发器

Huff 不使用 Solidity 风格的选择器。相反，你可以使用 `calldataload` 和 `jumpi` 手动路由函数：

```
##define macro MAIN() = takes(0) returns(0) {
    0x00 calldataload
    0xe0 shr
    dup1 0xa9059cbb eq transfer jumpi
    0x00 0x00 revert
}
```

## 用例：Huff 中的 ERC20 Transfer

让我们在纯 Huff 中构建一个简单的 `transfer(address,uint256)`。

### 常量

```
##define constant BALANCE_SLOT = 0x00
##define constant TRANSFER_SIGNATURE = 0xa9059cbb
##define constant TRANSFER_EVENT = 0xDDF252AD...
```

### 地址掩码

```
##define macro ADDRESS_MASK() = takes(1) returns(1) {
    0x000000000000000000000000ffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff and
}
```

### 初始数据加载

```
##define macro TRANSFER_INIT() = takes(0) returns(6) {
    0x04 calldataload ADDRESS_MASK() // recipient
    caller                            // sender
    [TRANSFER_EVENT]                  // event signature
    0x20 0x00                         // memory layout
    0x24 calldataload                 // amount
}
```

### 贷记接收者

```
##define macro TRANSFER_GIVE_TO() = takes(6) returns(7) {
    dup6 0x00 mstore
    0x40 0x00 sha3
    dup1 sload
    dup3 add
    dup1 dup4 gt
    swap2 sstore
}
```

### 借记发送者

```
##define macro TRANSFER_TAKE_FROM() = takes(7) returns(8) {
    caller 0x00 mstore
    0x40 0x00 sha3
    dup1 sload
    dup4 dup2 sub
    dup5 swap3 sstore
    lt
}
```

### 主要逻辑

```
##define macro TRANSFER() = takes(0) returns(0) {
    TRANSFER_INIT()
    TRANSFER_GIVE_TO()
    TRANSFER_TAKE_FROM()
    callvalue or or throw_error jumpi
    0x00 mstore log3
    0x01 0x00 mstore
    0x20 0x00 return
}
```

### 分发器

```
##define macro MAIN() = takes(0) returns(0) {
    0x00 calldataload 0xe0 shr
    dup1 [TRANSFER_SIGNATURE] eq transfer jumpi
    0x00 0x00 revert
transfer:
        TRANSFER()
    throw_error:
        0x00 0x00 revert
}
```

## 总结：

- 手动执行溢出/下溢检查
- 发出 `Transfer` 事件
- 内联宏以提高效率

## 用例：SumArray 谜题

**SumArray** 谜题从 calldata 中获取 `uint256[]` 并返回它们的总和。

```
##define macro SUM_ARRAY() = takes(0) returns(0) {
    0x44 calldatasize sub
    push0
    push0

loopBegin:
        dup3 dup2 0x20 mul lt iszero end jumpi
        dup1 0x20 mul 0x44 add calldataload
        dup3 add
        swap2 pop
        0x01 add
        loopBegin jump
    end:
        pop
        push0 mstore
        0x20 push0 return
}
```

### 分发器

```
##define macro MAIN() = takes(0) returns(0) {
    0x00 calldataload 0xe0 shr
    dup1 0x1e2aea06 eq sumArray jumpi
    0x00 0x00 revert

sumArray:
        SUM_ARRAY()
}
```

### Gas 比较：

- **Solidity：** ~2910 gas
- **Huff：** ~916 gas
- **节省：** ~68%

## 开发工作流程

### 工具

- **huffc**: Huff 编译器
- **Foundry**: 使用 Forge 进行测试和部署
- **HuffDeployer**: 用于部署的 CLI 工具

### 步骤

1. 使用宏编写 `.huff` 文件
2. 编译：

```
huffc contracts/MyContract.huff --bytecode
```

3. 使用 Foundry 进行测试

4. 使用 `forge script` 部署

## 用户流程图

![](https://img.learnblockchain.cn/2025/06/10/1YCR50_9LY8ZbtDVyFdEHsg.png)

## 结论

在第 1 部分中，我们探讨了是什么让 Huff 成为一种独特而强大的语言，适用于专注于 Gas 优化的 EVM 开发人员。我们介绍了语法、宏系统和两个工作示例：`ERC20.transfer()` 和 `SumArray`。

👉 在**第 2 部分**中，我们将[比较 Huff 与 Solidity 和 Yul，并继续构建 ERC20 代币](https://learnblockchain.cn/article/16799)。

👉 在**第 3 部分**中，我们将探索高级优化和真实的 DeFi 用例。

>- 原文链接： [medium.com/@ankitacode11...](https://medium.com/@ankitacode11/mastering-huff-building-gas-optimized-smart-contracts-from-scratch-part-1-6276104ccac5)
>- 登链社区 AI 助手，为大家转译优秀英文文章，如有翻译不通的地方，还请包涵～

简介

在竞争激烈的以太坊开发领域，每一 gas 单位都至关重要，Huff 是一种将智能合约优化推向极限的工具，因此脱颖而出。Huff 最初由 Aztec Protocol 团队开发，用于优化他们的 Weierstrudel 椭圆曲线库。Huff 是一种基于宏的低级语言，专为编写高效的 EVM 字节码而设计。它提供对 EVM 操作码的直接访问，使开发人员能够无与伦比地控制执行和性能。

这个分为三个部分的文章系列探讨了 Huff 的语法、优点和实际应用。在第 1 部分中，我们讨论：

什么是 Huff
其独特的语言功能
语法、宏和结构
诸如 ERC20 transfer 和 SumArray 谜题之类的用例

什么是 Huff？

Huff 是一种 EVM 的特定领域语言，完全专注于 gas 效率。 它去除了高级的便利，暴露了以太坊执行环境的本质。

起源

创建于 2019 年，用于优化 Aztec Protocol 的加密库
旨在让开发人员完全控制内存、存储和执行

主要特点

挑战

复杂性： 需要深入了解 EVM 堆栈
手动调试： 没有符号堆栈，调试完全是手动的
容易出错： 缺乏安全网可能会引入细微的错误
较小的生态系统： 比 Solidity 或 Vyper 更少的社区支持

为什么使用 Huff？

尽管 Huff 存在难度，但它在对性能至关重要的场景中表现出色：

加密库： 例如，哈希、椭圆曲线
对 Gas 敏感的智能合约： 例如，ERC20 代币、Uniswap 类型的 AMM
自定义 EVM 逻辑： 专门的操作码序列
学习工具： 非常适合掌握 EVM 内部结构

Huff 语法和结构

Huff 的核心围绕以下内容构建：

常量
宏
操作码

常量

常量使用 #define constant 将原始值注入到字节码中：

##define constant BALANCE_SLOT = 0x00

宏

宏是构建逻辑的主要方式。它们显式定义输入/输出堆栈大小并使用原始操作码。

示例：安全加法

##define macro MATH__ADD() = takes(2) returns(1) {
    // 堆栈：a, b
    dup2 add
    dup1 swap2 gt
    [OVERFLOW_ERROR] jumpi
}

函数分发器

Huff 不使用 Solidity 风格的选择器。相反，你可以使用 calldataload 和 jumpi 手动路由函数：

##define macro MAIN() = takes(0) returns(0) {
    0x00 calldataload
    0xe0 shr
    dup1 0xa9059cbb eq transfer jumpi
    0x00 0x00 revert
}

用例：Huff 中的 ERC20 Transfer

让我们在纯 Huff 中构建一个简单的 transfer(address,uint256)。

常量

##define constant BALANCE_SLOT = 0x00
##define constant TRANSFER_SIGNATURE = 0xa9059cbb
##define constant TRANSFER_EVENT = 0xDDF252AD...

地址掩码

##define macro ADDRESS_MASK() = takes(1) returns(1) {
    0x000000000000000000000000ffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff and
}

初始数据加载

##define macro TRANSFER_INIT() = takes(0) returns(6) {
    0x04 calldataload ADDRESS_MASK() // recipient
    caller                            // sender
    [TRANSFER_EVENT]                  // event signature
    0x20 0x00                         // memory layout
    0x24 calldataload                 // amount
}

贷记接收者

##define macro TRANSFER_GIVE_TO() = takes(6) returns(7) {
    dup6 0x00 mstore
    0x40 0x00 sha3
    dup1 sload
    dup3 add
    dup1 dup4 gt
    swap2 sstore
}

借记发送者

##define macro TRANSFER_TAKE_FROM() = takes(7) returns(8) {
    caller 0x00 mstore
    0x40 0x00 sha3
    dup1 sload
    dup4 dup2 sub
    dup5 swap3 sstore
    lt
}

主要逻辑

##define macro TRANSFER() = takes(0) returns(0) {
    TRANSFER_INIT()
    TRANSFER_GIVE_TO()
    TRANSFER_TAKE_FROM()
    callvalue or or throw_error jumpi
    0x00 mstore log3
    0x01 0x00 mstore
    0x20 0x00 return
}

分发器

##define macro MAIN() = takes(0) returns(0) {
    0x00 calldataload 0xe0 shr
    dup1 [TRANSFER_SIGNATURE] eq transfer jumpi
    0x00 0x00 revert
transfer:
        TRANSFER()
    throw_error:
        0x00 0x00 revert
}

总结：

手动执行溢出/下溢检查
发出 Transfer 事件
内联宏以提高效率

用例：SumArray 谜题

SumArray 谜题从 calldata 中获取 uint256[] 并返回它们的总和。

##define macro SUM_ARRAY() = takes(0) returns(0) {
    0x44 calldatasize sub
    push0
    push0

loopBegin:
        dup3 dup2 0x20 mul lt iszero end jumpi
        dup1 0x20 mul 0x44 add calldataload
        dup3 add
        swap2 pop
        0x01 add
        loopBegin jump
    end:
        pop
        push0 mstore
        0x20 push0 return
}

分发器

##define macro MAIN() = takes(0) returns(0) {
    0x00 calldataload 0xe0 shr
    dup1 0x1e2aea06 eq sumArray jumpi
    0x00 0x00 revert

sumArray:
        SUM_ARRAY()
}

Gas 比较：

Solidity： ~2910 gas
Huff： ~916 gas
节省： ~68%

开发工作流程

工具

huffc: Huff 编译器
Foundry: 使用 Forge 进行测试和部署
HuffDeployer: 用于部署的 CLI 工具

步骤

使用宏编写 .huff 文件
编译：

huffc contracts/MyContract.huff --bytecode

使用 Foundry 进行测试
使用 forge script 部署

用户流程图

结论

在第 1 部分中，我们探讨了是什么让 Huff 成为一种独特而强大的语言，适用于专注于 Gas 优化的 EVM 开发人员。我们介绍了语法、宏系统和两个工作示例：ERC20.transfer() 和 SumArray。

👉 在第 2 部分中，我们将比较 Huff 与 Solidity 和 Yul，并继续构建 ERC20 代币。

👉 在第 3 部分中，我们将探索高级优化和真实的 DeFi 用例。

原文链接： medium.com/@ankitacode11...

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Huff：构建 Gas 优化的智能合约 - 第一部分

简介

什么是 Huff？

起源

主要特点

挑战

为什么使用 Huff？

Huff 语法和结构

常量

宏

函数分发器

用例：Huff 中的 ERC20 Transfer

常量

地址掩码

初始数据加载

贷记接收者

借记发送者

主要逻辑

分发器

总结：

用例：SumArray 谜题

分发器

Gas 比较：

开发工作流程

工具

步骤

用户流程图

结论

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文章目录

Huff： 构建 Gas 优化的智能合约 - 第一部分

简介

什么是 Huff？

起源

主要特点

挑战

为什么使用 Huff？

Huff 语法和结构

常量

宏

函数分发器

用例：Huff 中的 ERC20 Transfer

常量

地址掩码

初始数据加载

贷记接收者

借记发送者

主要逻辑

分发器

总结：

用例：SumArray 谜题

分发器

Gas 比较：

开发工作流程

工具

步骤

用户流程图

结论

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