Solidity: 引用类型的储存位置: Storage, Memory, Calldata.

在 Solidity 中，引用类型（如 structs、arrays 和 mappings）需要明确标注其存储位置。存储位置决定了数据的生命周期和可访问性。以下分了3种场景来讨论：

1. 合约内 函数外

在合约内但函数外声明的变量，默认使用 storage 且无法更改。这些变量是合约状态的一部分，会持久化存储在区块链上。

contract SimpleContract {
    uint[] data; // 默认使用 storage
}

2. 函数参数的存储位置

函数参数的存储位置可以是 memory、calldata 或 storage，具体选择取决于数据的使用方式和函数的可见性。

memory

• 传入的参数被copy到了内存中且可以被修改。
• 对函数可见性没有要求。

contract SimpleContract {
    function modifyMemoryArray(uint[] memory memory_a) public pure {
        memory_a[0] = 0; // 可以修改 memory 数组的值
    }
}

calldata

• 传入的参数没有被copy到内存中, 是只读的，不能修改 。
• 对函数可见性没有要求。(0.6.9版本以上)

contract SimpleContract {
    function modifyCalldataArray(uint[] calldata calldata_a) public pure {
        // calldata_a[0] = 0; // 不能修改 calldata 数组的值，会报错
    }
}

storage

• 传入的参数只是传递了参数的引用，可以修改，并会影响原有变量。
• 使用 storage 的函数可见性必须设置为 internal 或 private。

contract SimpleContract {
    uint[] storage_a  = [1, 2, 3];
    function f1() public {
    modifyStorageArray(storage_a ); // 直接传递了这个数组的引用
    }
    function modifyStorageArray(uint[] storage storage_a) internal {
        storage_a[0] = 0; // 可以修改 storage 数组的值
    }
}

3. 函数内部的使用

在函数内部，可以使用 storage 或 memory 来声明变量，具体取决于数据的使用方式。

storage

在函数内部使用 storage 时，本质上是创建了一个对合约状态变量的引用。修改 data 数组的值会影响原有变量。

contract SimpleContract {
    uint[] data = [1, 2, 3];

    function foo() public {
        uint[] storage dataRef = data; // 创建了一个对状态变量 data 的引用
        dataRef[0] = 10; // 修改 data 数组的值
    }
}

memory

在函数内部使用 memory 时，是创建一个新的内存数组，其生命周期仅限于函数执行期间。修改 memory 数组的值，不会影响原有变量。

contract SimpleContract {
    function foo() public {
        uint[] memory tempData = new uint[](10); // 创建一个新的 memory 数组
        tempData[0] = 1; // 修改 memory 数组的值
    }
}

总结

• storage：用于持久化存储在合约状态中的数据，函数参数和函数内部变量都可以使用，需注意其函数可见性限制。
• memory：用于临时存储在函数执行期间的数据，函数参数和函数内部变量都可以使用，无特殊可见性限制。
• calldata：用于只读的函数参数，主要用于 external 或 public 函数。

通过合理标注存储位置，可以优化合约的性能(gas的优化)和安全性。

参考资料

1. Solidity Documentation - Data Location
2. CSDN Blog - Solidity 数据存储位置
3. Alchemy Documentation - When to Use Storage vs Memory vs Calldata in Solidity
4. Ethereum Stack Exchange - In What Cases Would I Set a Parameter to Use Storage Instead of Memory?