使用Rust构建Solana程序

有没有想过在 Solana 区块链上创建一个程序需要做些什么？本指南将引导你使用 Rust 编写和部署一个“Hello, world!”程序的基础知识，而不依赖于任何框架。这会给你更多的控制权，但也意味着我们需要自己完成一些基本的工作。

Rust 基础知识快速浏览

在我们开始编写程序之前，让我们回顾一些关键的 Rust 概念。如果你想深入了解，Rust 编程语言 是一份很棒的资源。

组织你的代码：模块、Crates 和 Packages

Rust 有一个组织代码的系统，称为“模块系统”：

• 模块：将模块视为文件夹，可以整齐地组织你的代码并防止名称冲突。 它们可以帮助你控制代码的哪些部分对其他人可见。
• Crates：Crate 是 Rust 编译的基本代码单元。 它可以是一个库（其他项目可以使用的代码集合）或一个可执行程序（你可以直接运行的程序）。 一个 crate 通常由许多模块组成。
• Packages：Package 是一个或多个 crate 的集合，以及一个描述 package 及其依赖项的特殊文件（称为 Cargo.toml 文件）。

在本指南中，我们将主要关注 crates 和 模块。

浏览你的代码：路径和作用域

Crates 包含模块，这些模块可以在不同的项目中共享。 要使用模块中的某些内容，你需要知道它的“路径”，就像在计算机上查找文件一样。

将你的 crate 想象成一棵树的根，模块是分支。 每个分支可以有较小的分支（子模块）或单个项目（如函数或数据结构）。 特定项目的路径就像从 crate 一直追溯到该项目的步骤，每个步骤用 :: 分隔。

例如，solana_program crate 有一个名为 account_info 的模块，该模块又包含一个名为 AccountInfo 的东西。 因此，AccountInfo 的完整路径将是：solana_program::account_info::AccountInfo。

通常，每次你想使用 AccountInfo 时都必须写出整个路径。 但是 Rust 有一个方便的关键字叫做 use。 use 关键字允许你将项目“引入”到你当前的作用域中，这意味着你可以使用它，而无需每次都输入其完整路径。 你经常会在 Rust 文件的顶部看到一堆 use 语句：

use solana_program::account_info::AccountInfo;

在 Rust 中创建函数

Rust 中的函数使用 fn 关键字定义，后跟函数名称和一组括号：

fn process_instruction()

我们可以通过在括号内列出变量名称及其数据类型来将参数（输入）添加到我们的函数中。

Rust 是一种“静态类型”语言，这意味着每个值都有一个特定的类型（如文本、数字等），Rust 在你的程序运行之前就知道这些类型。 如果 Rust 无法自行确定类型，你需要明确地告诉它。

在我们的“Hello, world!”程序中，我们将使用一个名为 process_instruction 的函数，该函数需要三个参数：

• program_id：它的类型为 &Pubkey。
• accounts：它的类型为 &[AccountInfo]。
• instruction_data：它的类型为 &[u8]。

请注意每个类型前面的 & 吗？在 Rust 中，& 表示你正在创建对另一个变量的“引用”。 这让你的函数可以使用一个值，而无需“拥有”它。 把它想象成看一本书，而没有从别人手中拿走它。 此操作称为“借用”。 当调用 process_instruction 时，它将“借用”提供的值，确保它们是正确的类型。

此外，&[AccountInfo] 和 &[u8] 周围的方括号 [] 表示这些参数期望“切片”。 切片就像列表的一部分，但事先不知道它的确切长度。 因此，accounts 和 instruction_data 可以接收各种长度的列表。

pub fn process_instruction(
    program_id: &Pubkey,
    accounts: &[AccountInfo],
    instruction_data: &[u8],
)

函数还可以返回值。 你在括号后的箭头 -> 之后指定返回类型。

我们的 process_instruction 函数将返回一个 ProgramResult 类型，我们将在接下来介绍。

pub fn process_instruction(
    program_id: &Pubkey,
    accounts: &[AccountInfo],
    instruction_data: &[u8],
) -> ProgramResult

处理结果

Result 是一种标准的 Rust 类型，可帮助你处理可能成功（Ok）或失败（Err）的情况。 我们稍后将深入探讨“枚举”（enumerations），但现在了解 Result 是好事，因为我们会在程序中看到 Ok。

当你使用 Ok 或 Err 时，你必须包含一个值。 此值的类型取决于你的代码的期望。 例如，如果一个函数需要返回一个 Result<String, i64>，它可以返回一个带有文本值（String）的 Ok，或者一个带有整数（i64）的 Err。 这里的 i64 可以是一个错误代码。

要用文本消息表示成功：

Ok(String::from("Success!"));

要用数字表示错误：

Err(404);

了解 Solana 程序

请记住，Solana 网络上的所有数据都存储在账户中。 每个帐户都有一个唯一的地址，可以帮助识别和访问其数据。 Solana 程序是一种特殊的 Solana 账户，用于存储在区块链上运行的实际代码。

solana_program Crate

要用 Rust 编写 Solana 程序，我们使用 solana_program 库 crate。 将 solana_program 视为构建 Solana 程序的基本工具包。 它提供了所有必要的模块和工具。

对于一个基本程序，我们需要将以下项目从 solana_program crate 引入到我们的代码中：

use solana_program::{
    account_info::AccountInfo, // 帮助我们获取有关帐户的信息（如地址、余额等）
    entrypoint,                // 一种特殊的工具，用于定义程序从哪里开始
    entrypoint::ProgramResult, // 我们的程序将返回的结果类型
    pubkey::Pubkey,            // 帮助我们处理帐户地址
    msg                        // 一种将消息打印到程序日志的简单方法
};

让我们分解一下这些操作的作用：

• AccountInfo：一个结构，让我们能访问关于帐户的详细信息，例如其地址、所有者、持有的 Solana 数量、数据大小、是否可执行，以及它是否在当前交易中用于签名或写入。
• entrypoint：这是一种特殊的工具（宏），用于标记程序开始的函数。 它就像进入我们程序的指令的“前门”。
• ProgramResult：此类型位于 entrypoint 模块中，告诉我们程序是否成功运行（Result）或遇到错误（ProgramError）。
• Pubkey：pubkey 模块中的一个结构，允许我们使用帐户地址，即公钥。
• msg：另一种特殊工具（宏），允许我们打印消息。 这些消息会显示在程序的日志中，这对于调试很有帮助。

Solana 程序入口点

每个 Solana 程序都需要一个入口点 —— 一个特定的函数，程序从该函数开始处理指令。 此入口点使用 entrypoint! 宏声明。

Solana 程序的入口点需要一个带有以下参数的 process_instruction 函数：

• program_id：我们程序代码存储的帐户的地址。
• accounts：我们的程序需要访问的其他帐户的列表才能完成其工作。
• instruction_data：随指令附带的任何额外、特定的信息或命令。

entrypoint!(process_instruction);

pub fn process_instruction(
    program_id: &Pubkey,
    accounts: &[AccountInfo],
    instruction_data: &[u8],
) -> ProgramResult;

务必记住，Solana 程序帐户仅存储程序的逻辑。 这意味着它们是“只读”和“无状态”的。 简单来说，它们本身不存储任何变化的数据。 “状态”（程序需要使用的实际数据）保存在单独的数据帐户中。

要运行指令，程序需要明确告知要使用哪些数据帐户，方法是通过 accounts 参数传递它们。 任何其他输入都通过 instruction_data 参数传递。

程序运行完成后，必须返回 ProgramResult 类型的值。 此类型是一个 Result，其中成功的结果由 () 表示（表示“无”或空值），失败的结果是 ProgramError（solana_program crate 中定义的错误类型）。

结论

你现在已经了解了如何从头开始用 Rust 构建基本的 Solana 程序。 通过了解模块、crates、路径以及 process_instruction 的工作原理，你已经获得了坚实的基础。 这种底层方法使你能更好地控制并更清楚地了解 Solana 程序如何运行。 从这里，你可以开始探索更高级的功能并进一步提高你的技能。

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