以太坊合约 ABI 和 EVM 字节码

本文从理论和命令行实践解释以太坊合约 ABIEVM 字节码

本文从理论和命令行实践解释以太坊合约 ABI 和 EVM 字节码

介绍

本文解释以太坊中的合约 ABI 和 EVM 字节码。由于以太坊使用 EVM(Ethereum Virtual Machine - 以太坊虚拟机)作为系统的核心,因此用高级语言编写的智能合约代码需要编译成 EVM 字节码和合约 ABI 才能运行。在与智能合约交互时,有必要先了解它们。

你将了解到

  • 了解合约 ABI 和 EVM 字节码是什么,以及它们的关系。
  • 如何使用solc命令行生成合约 ABI 和 EVM 字节码

不包括:

  • 合约 ABI 规范的详细信息(编码/解码)。
  • 如何编写智能合约
  • 以太坊和区块链的基本解释

希望读者已经具备以太坊和区块链的基本知识。

字节码和 ABI

由于以太坊使用 EVM 作为网络的核心组件,因此用高级语言编写的智能合约代码需要编译成 EVM 字节码才能运行。EVM 字节码是 EVM 上的可执行代码,合约 ABI 是与 EVM 字节码交互的接口。例如,如果你想用你的 JavaScript 代码调用智能合约中的函数,ABI 扮演着你的 JavaScript 代码和 EVM 字节码彼此交互的中介角色。下图显示了合约 ABI、EVM 字节码和外部组件(dApp 和网络)的架构​​。左边是编译过程,右边是交互。

1_y3MlDKVKoQcEv03UrCPEHA Ethernaut Lvl 0 Walkthrough: ABIs, Web3, and how to abuse them

EVM 字节码(Bytecode)

EVM 字节码是一种低级编程语言,它是从高级编程语言(如solidity)编译而来的。EVM 是虚拟机,介于操作系统和应用层之间,以减少对操作系统的依赖。多亏了 EVM,以太坊智能合约几乎可以在任何计算机上运行。如果你是 Java 开发者,可以把它类比为 JVM(Java 虚拟机),它们有相同的机制。EVM 字节码如下所示。它不是人类可读的,而是机器可读的。

6080604052348015600f57600080fd5b5060878061001e6000396000f3fe6080604052348015600f57600080fd5b506004361060285760003560e01c8063037a417c14602d575b600080fd5b60336049565b6040518082815260200191505060405180910390f35b6000600190509056fea265627a7a7230582050d33093e20eb388eec760ca84ba30ec42dadbdeb8edf5cd8b261e89b8d4279264736f6c634300050a0032

在 Remix IDE 上编译时,你会看到如下四个字段。它们代表了字节码的更多细节,例如linkReferenceopcodessource Mapobject是一个 EVM 字节码。

linkReference: 当前智能合约有依赖的其他智能合约地址 object: 当前智能合约字节码 opcodes: 操作码,是人类可读的低级指令 sourceMap: 源映射,用于将每个合约指令与生成它的源码部分相对应

合约 ABI

在计算机科学中,ABI(Application Binary Interface)是两个程序模块之间的接口;通常是在操作系统和用户程序之间。在以太坊中,合约 ABI 是一个接口,它定义了如何调用智能合约中的函数并取回数据的标准方案。合约 ABI 为外部使用而设计,实现应用程序到合约和合约到合约的交互。例如,如果你想从 dApp 调用智能合约函数,就可以通过合约 ABI 调用。合约 ABI 用如下的 JSON 格式表示:

[
   {
      "constant":true,
      "inputs":[
      ],
      "name":"testFunc",
      "outputs":[
         {
            "name":"",
            "type":"int256"
         }
      ],
      "payable":false,
      "stateMutability":"pure",
      "type":"function"
   }
]

合约 ABI 定义函数名称和参数数据类型,用于对 EVM 的合约调用进行编码并从交易中读取数据。关于如何编码和解码合约 ABI 有一个明确的规范。下面是一个用函数来描述编码的例子:

function withdraw(uint withdraw_amount) public {}

首先,withdraw函数将用 keccak256 编码,前 4 个字节会用作选择器。选择器用来标识调用哪个函数。

// Encode function with keccak256.
> web3.utils.sha3(“withdraw(uint256)”)
0x2e1a7d4d13322e7b96f9a57413e1525c250fb7a9021cf91d1540d5b69f16a49f
// Extract first 4 bytes.
0x2c1a7d4d

接下来,参数将以十六进制编码,并附加到有32字节填充的已编码的withdraw函数。

// Convert from ETH to Wei.
> withdraw_amount = web3.utils.toWei(“0.01", “ether”);
10000000000000000
// Convert Wei with hexdecimal.
> withdraw_amount_hex = web3.toHex(withdraw_mount);
0x2386f26fc10000
// Left padding.
> withdraw_amount_padleft = web3.utils.leftPad(withdraw_amount_hex, 32);
0x0000000000000000002386f26fc10000
// Append to selector(encoded function).
“0x2c1a7d4d” + withdraw_amount_padleft
// Final encoded ABI.
0x2c1a7d4d0x0000000000000000002386f26fc10000

数据调用withdraw函数并请求0.01作为参数。如果您想了解 ABI 编码/解码规范的详细信息,请参阅合约 ABI 规范

实际上,与合约交互,你可以像下面这样使用 web3.js。首先是与合约 ABI 签订合约,接下来是用 EVM 字节码创建一个实例。这个代码是 Solidity REMIX 在编译成功时生成的。

var samplecontractContract = web3.eth.contract([{"constant":true,"inputs":[],"name":"testFunc","outputs":[{"name":"","type":"int256"}],"payable":false,"stateMutability":"pure","type":"function"}]);
var samplecontract = samplecontractContract.new(
   {
     from: web3.eth.accounts[0], 
     data: '0x6080604052348015600f57600080fd5b50607e8061001e6000396000f3fe6080604052348015600f57600080fd5b506004361060285760003560e01c8063037a417c14602d575b600080fd5b60336049565b6040518082815260200191505060405180910390f35b6000600190509056fea165627a7a72305820e710d7394e9965c17ead6bb53757a23caee28d75a0a02b483638015a49dac6070029', 
     gas: '4700000'
   }, function (e, contract){
    console.log(e, contract);
    if (typeof contract.address !== 'undefined') {
         console.log('Contract mined! address: ' + contract.address + ' transactionHash: ' + contract.transactionHash);
    }
 })

solc命令

我们看看如何用solc命令生成合约 ABI 和 EVM 字节码。solc命令是最常用的编译器之一。用 npm 包管理器安装它:

安装

$ npm install -g solc

下面是示例源代码,文件名为SampleToken.sol

pragma solidity ^0.5.8;

contract  SampleContract {

    function testFunc() public pure returns (int) {
        return 1;
    }
}

输出 EVM 字节码

$ solc --bin SampleToken.sol
> ======= SampleContract.sol:SampleContract =======
Binary:
6080604052348015600f57600080fd5b5060878061001e6000396000f3fe6080604052348015600f57600080fd5b506004361060285760003560e01c8063037a417c14602d575b600080fd5b60336049565b6040518082815260200191505060405180910390f35b6000600190509056fea265627a7a7230582050d33093e20eb388eec760ca84ba30ec42dadbdeb8edf5cd8b261e89b8d4279264736f6c634300050a0032

输出合约 ABI

$ sold —abi SampleToken.sol
> ======= SampleContract.sol:SampleContract =======
Contract JSON ABI 
[{"constant":true,"inputs":[],"name":"testFunc","outputs":[{"name":"","type":"int256"}],"payable":false,"stateMutability":"pure","type":"function"}]

如果要输出到特定目录,可以使用-o选项进行设置(不能设置输出文件名)。

$ mkdir build
$ solc --abi -o build SampleToken.sol

重新编译时,设置--overwrite选项。

$ solc --abi -o build —overwrite SampleToken.sol

帮助

$ solc --help

结论

本文解释了合约 ABI 和 EVM 字节码。EVM 字节码是从高级编程语言编译来的源代码,合约 ABI 是与 EVM 字节码交互的接口。它们都可以用solc命令行编译,solc命令行主要用于以太坊开发。希望这篇文章能帮助你实际理解合约 ABI 和 EVM 字节码。如果您有任何问题或意见,随时欢迎。谢谢。

参考

Solidity 字节码和操作码基础知识

什么是 ABI,为什么需要用它与合约交互?

calldata 关键字作为 solidity v0.5.0 函数中的参数?

Solidity 源映射

原文链接:https://medium.com/@eiki1212/explaining-ethereum-contract-abi-evm-bytecode-6afa6e917c3b

本文参与登链社区写作激励计划 ,好文好收益,欢迎正在阅读的你也加入。

  • 发表于 2022-04-12 15:01
  • 阅读 ( 1254 )
  • 学分 ( 97 )
  • 分类:以太坊

0 条评论

请先 登录 后评论
影无双
影无双

28 篇文章, 1502 学分