EVM 控制流程，区块，Hash, 账户，交易, Log 与 Gas 相关的指令集

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发布于 2024-07-11 18:14
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EVM 控制流程，区块，Hash, 账户，交易, Log 与 Gas 相关的指令集说明

## 1.**控制流程指令集**

在以太坊虚拟机（EVM）中，控制流程指令用于管理程序的执行流程，包括函数调用、返回、条件分支等操作。主要的控制流程指令包括 JUMP、JUMPI、PC、JUMPDEST、CALL、CALLCODE、DELEGATECALL、STATICCALL、RETURN、REVERT、SELFDESTRUCT 等。以下是这些指令的详细介绍：

### 1.1.无条件跳转指令 JUMP

**操作码**: 0x56

**功能**: 无条件跳转到指定的程序计数器（PC）位置。

**Gas 消耗**: 8 gas

**操作步骤**:

- 从堆栈中弹出一个数值作为跳转目标。
- 跳转到目标位置，该位置必须是 JUMPDEST。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract JUMPExample {
    function jump(uint256 destination) public pure returns (uint256) {
        assembly {
            jump(destination)
            destination := 42 // This line will not be reached
            jumpdest
        }
        return destination;
    }
}
```

### 1.2.条件跳转指令 JUMPI

**操作码**: 0x57

**功能**: 根据条件跳转到指定的程序计数器（PC）位置。

**Gas 消耗**: 10 gas

**操作步骤**:

- 从堆栈中弹出一个数值作为跳转目标。
- 从堆栈中弹出一个条件数值。
- 如果条件为非零，则跳转到目标位置，该位置必须是 JUMPDEST。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract JUMPIExample {
    function conditionalJump(uint256 destination, bool condition) public pure returns (uint256) {
        uint256 result = 0;
        assembly {
            let cond := condition
            jumpi(destination, cond)
            result := 42 // This line will be reached if condition is false
            jumpdest
            result := 1 // This line will be reached if condition is true
        }
        return result;
    }
}
```

### 1.3.程序计数器 PC

**操作码**: 0x58

**功能**: 返回当前的程序计数器（PC）位置，并将其推送到堆栈顶端。

**Gas 消耗**: 2 gas

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract PCExample {
    function getCurrentPC() public pure returns (uint256) {
        uint256 pc;
        assembly {
            pc := pc()
        }
        return pc;
    }
}
```

### 1.4.跳转目标 JUMPDEST

**操作码**: 0x5B

**功能**: 标记一个有效的跳转目标位置。

**Gas 消耗**: 1 gas

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract JUMPDESTExample {
    function markJumpDest() public pure returns (uint256) {
        uint256 result = 0;
        assembly {
            jumpdest
            result := 42
        }
        return result;
    }
}
```

### 1.5.调用指令 CALL

**操作码**: 0xF1

**功能**: 调用另一个合约的方法，并传递以太币。

**Gas 消耗**: 700 gas 基础费用 + 调用费用

**操作步骤**:

- 从堆栈中弹出 7 个数值：gas、地址、value、input data offset、input data size、output data offset、output data size。
  从堆栈中弹出 7 个数值：gas、地址、值、输入数据偏移量、输入数据大小、输出数据偏移量、输出数据大小。
- 调用目标合约的方法。
- 将调用结果（成功或失败）推送到堆栈顶端。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract CALLExample {
    function callAnotherContract(address target, bytes memory data) public returns (bytes memory) {
        (bool success, bytes memory result) = target.call(data);
        require(success, "Call failed");
        return result;
    }
}
```

### 1.6. 静态调用指令 STATICCALL

**操作码**: 0xFA

**功能**: 调用另一个合约的方法，不允许修改状态。

**Gas 消耗**: 700 gas 基础费用 + 调用费用

**操作步骤**:

- 从堆栈中弹出 6 个数值：gas、地址、input data offset、input data size、output data offset、output data size。
- 调用目标合约的方法（静态调用）。
- 将调用结果（成功或失败）推送到堆栈顶端。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract STATICCALLExample {
    function staticCallAnotherContract(address target, bytes memory data) public view returns (bytes memory) {
        (bool success, bytes memory result) = target.staticcall(data);
        require(success, "Static call failed");
        return result;
    }
}
```

### 1.7. 返回指令 RETURN

**操作码**: 0xF3

**功能**: 结束当前执行，并返回指定的输出数据。

**Gas 消耗**: 0 gas

**操作步骤**:

- 从堆栈中弹出 2 个数值：output data offset、output data size。
- 返回指定的输出数据。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract RETURNExample {
    function returnData() public pure returns (bytes memory) {
        bytes memory data = new bytes(32);
        assembly {
            mstore(add(data, 32), 42)
            return(add(data, 32), 32)
        }
    }
}
```

### 1.8. 回退指令 REVERT

**操作码**: 0xFD

**功能**: 终止执行，并回退所有状态更改。

**Gas 消耗**: 0 gas

**操作步骤**:

- 从堆栈中弹出 2 个数值：revert data offset、revert data size。
- 回退状态更改，并返回指定的回退数据。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract REVERTExample {
    function revertWithData() public pure {
        bytes memory data = new bytes(32);
        assembly {
            mstore(add(data, 32), 42)
            revert(add(data, 32), 32)
        }
    }
}
```

### 1.9.自毁指令 SELFDESTRUCT

**操作码**: 0xFF

**功能**: 销毁当前合约，并将其剩余的以太币发送到指定地址。

**Gas 消耗**: 0 gas

**操作步骤**:

- 从堆栈中弹出一个数值作为受益地址。
- 销毁当前合约，并将剩余的以太币发送到受益地址。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract SELFDESTRUCTExample {
    function destroy(address payable beneficiary) public {
        selfdestruct(beneficiary);
    }
}
```

## 2. 区块相关的指令集

在以太坊虚拟机（EVM）中，区块相关的指令用于获取区块链状态信息，这些信息在智能合约的执行过程中可能是必需的。主要的区块相关指令包括 BLOCKHASH、COINBASE、TIMESTAMP、NUMBER、DIFFICULTY、GASLIMIT、CHAINID 和 BASEFEE。以下是这些指令的详细介绍：

### 2.1.区块哈希指令 BLOCKHASH

**操作码**: 0x40

**功能**: 获取指定区块号的区块哈希。

**Gas 消耗**: 20 gas

**操作步骤**:

- 从堆栈中弹出一个数值作为区块号。
- 推送该区块号的区块哈希到堆栈顶端（只能获取最近 256 个区块的哈希）。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract BlockHashExample {
    function getBlockHash(uint256 blockNumber) public view returns (bytes32) {
        bytes32 blockHash;
        assembly {
            blockHash := blockhash(blockNumber)
        }
        return blockHash;
    }
}
```

### 2.2.挖矿奖励地址指令 COINBASE

**操作码**: 0x41

**功能**: 获取当前区块的矿工地址（coinbase）。

**Gas 消耗**: 2 gas

**操作步骤**:

- 将当前区块的矿工地址推送到堆栈顶端。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract CoinbaseExample {
    function getCoinbase() public view returns (address) {
        address coinbase;
        assembly {
            coinbase := coinbase()
        }
        return coinbase;
    }
}
```

### 2.3.区块时间戳指令 TIMESTAMP

**操作码**: 0x42

**功能**: 获取当前区块的时间戳。

**Gas 消耗**: 2 gas

**操作步骤**:

- 将当前区块的时间戳推送到堆栈顶端。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract TimestampExample {
    function getTimestamp() public view returns (uint256) {
        uint256 timestamp;
        assembly {
            timestamp := timestamp()
        }
        return timestamp;
    }
}
```

### 2.4.区块号指令 NUMBER

**操作码**: 0x43

**功能**: 获取当前区块的区块号。

**Gas 消耗**: 2 gas

**操作步骤**:

- 将当前区块的区块号推送到堆栈顶端。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract BlockNumberExample {
    function getBlockNumber() public view returns (uint256) {
        uint256 blockNumber;
        assembly {
            blockNumber := number()
        }
        return blockNumber;
    }
}
```

### 2.5.区块难度指令 DIFFICULTY

**操作码**: 0x44

**功能**: 获取当前区块的难度。

**Gas 消耗**: 2 gas

**操作步骤**:

- 将当前区块的难度推送到堆栈顶端。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract DifficultyExample {
    function getDifficulty() public view returns (uint256) {
        uint256 difficulty;
        assembly {
            difficulty := difficulty()
        }
        return difficulty;
    }
}
```

### 2.6.区块气体限制指令 GASLIMIT

**操作码**: 0x45

**功能**: 获取当前区块的气体限制。

**Gas 消耗**: 2 gas

**操作步骤**:

- 将当前区块的气体限制推送到堆栈顶端。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract GasLimitExample {
    function getGasLimit() public view returns (uint256) {
        uint256 gasLimit;
        assembly {
            gasLimit := gaslimit()
        }
        return gasLimit;
    }
}
```

### 2.7.链ID指令 CHAINID

**操作码**: 0x46

**功能**: 获取当前链的链ID。

**Gas 消耗**: 2 gas

**操作步骤**:

- 将当前链的链ID推送到堆栈顶端。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract ChainIDExample {
    function getChainID() public view returns (uint256) {
        uint256 chainID;
        assembly {
            chainID := chainid()
        }
        return chainID;
    }
}
```

### **2.8**.基础费用指令 BASEFEE

**操作码**: 0x48

**功能**: 获取当前区块的基础费用。

**Gas 消耗**: 2 gas

**操作步骤**:

- 将当前区块的基础费用推送到堆栈顶端。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract BaseFeeExample {
    function getBaseFee() public view returns (uint256) {
        uint256 baseFee;
        assembly {
            baseFee := basefee()
        }
        return baseFee;
    }
}
```

## 3. Hash 指令集

在以太坊虚拟机（EVM）中，Hash 指令主要用于计算各种哈希值。这些指令在智能合约中非常重要，因为它们可以用于数据的验证和保护。主要的 Hash 指令包括 SHA3。以下是这些指令的详细介绍：

### 3.1.SHA3 指令

**操作码**: 0x20

**功能**: 计算给定内存区域的 Keccak-256 哈希值。

**Gas 消耗**: 30 gas 基础费用 + 每个字节 6 gas

**操作步骤**:

- 从堆栈中弹出两个数值：内存区域的起始位置和内存区域的大小。
- 计算指定内存区域的 Keccak-256 哈希值。
- 将计算出的哈希值推送到堆栈顶端。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract SHA3Example {
    function computeHash(bytes memory data) public pure returns (bytes32) {
        bytes32 hash;
        assembly {
            // Load the start position of the data in memory
            let dataPtr := add(data, 32)
            // Load the length of the data
            let dataLen := mload(data)
            // Compute the hash using SHA3
            hash := keccak256(dataPtr, dataLen)
        }
        return hash;
    }
}
```

示例解释

- **computeHash 函数**: 接受一个 bytes 类型的参数 data，并计算该数据的 Keccak-256 哈希值。使用内联汇编 (assembly) 直接操作内存，首先加载数据的起始位置和长度，然后调用 keccak256 指令来计算哈希值。

### 3.2.Keccak-256 哈希 3.2. Keccak-256 哈希

**Keccak-256** 是一种加密哈希函数，它是 SHA-3 的一种变体。EVM 使用 Keccak-256 而不是标准的 SHA-3。计算哈希时，EVM 需要消耗一定的 Gas 费用，费用与数据的大小成正比。

**用途**:

- **数据验证**: 用于验证数据的完整性。
- **唯一标识**: 用于生成数据的唯一标识符。
- **密码学**: 用于密码学操作和安全协议。

**操作步骤示例**:

- **准备数据**: 将需要哈希的数据加载到内存中。
- **调用 SHA3**: 使用 keccak256 指令计算哈希值。
- **处理结果**: 将计算出的哈希值用于进一步的操作，如验证或存储。

完整的 Solidity 合约示例

以下是一个完整的 Solidity 合约示例，演示了如何使用 SHA3 指令计算哈希值：

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract HashExample {
    // 计算字符串的 Keccak-256 哈希值
    function hashString(string memory input) public pure returns (bytes32) {
        bytes32 result;
        assembly {
            // 加载字符串数据的起始位置
            let inputPtr := add(input, 32)
            // 加载字符串的长度
            let inputLen := mload(input)
            // 使用 keccak256 计算哈希
            result := keccak256(inputPtr, inputLen)
        }
        return result;
    }
    
    // 计算两个整数的 Keccak-256 哈希值
    function hashIntegers(uint256 a, uint256 b) public pure returns (bytes32) {
        bytes32 result;
        assembly {
            // 分配 64 字节的内存区域
            let memPtr := mload(0x40)
            // 将整数 a 和 b 分别存储在内存中
            mstore(memPtr, a)
            mstore(add(memPtr, 32), b)
            // 使用 keccak256 计算哈希
            result := keccak256(memPtr, 64)
        }
        return result;
    }
}
```

在这个示例中，我们定义了两个函数：

- **hashString**: 接受一个字符串参数，并计算其 Keccak-256 哈希值。
- **hashIntegers**: 接受两个整数参数，并计算它们组合后的 Keccak-256 哈希值。

通过这些函数，可以看到如何在 Solidity 合约中使用 SHA3 指令来计算哈希值，并理解其在智能合约中的应用。

## 4. 账户指令集

在以太坊虚拟机（EVM）中，账户指令用于与账户相关的信息和操作。这些指令主要涉及获取账户的余额、代码、代码大小、代码哈希、地址等。主要的账户指令包括 BALANCE、EXTCODESIZE、EXTCODECOPY、EXTCODEHASH 和 SELFDESTRUCT。以下是这些指令的详细介绍：

### 4.1.账户余额指令 BALANCE

**操作码**: 0x31

**功能**: 获取指定账户的余额。

**Gas 消耗**: 700 gas

**操作步骤**:

- 从堆栈中弹出一个数值作为账户地址。
- 推送该账户的余额到堆栈顶端。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract BalanceExample {
    function getBalance(address account) public view returns (uint256) {
        uint256 balance;
        assembly {
            balance := balance(account)
        }
        return balance;
    }
}
```

### 4.2.外部账户代码大小指令 EXTCODESIZE

**操作码**: 0x3B

**功能**: 获取指定账户的代码大小。

**Gas 消耗**: 700 gas

**操作步骤**:

- 从堆栈中弹出一个数值作为账户地址。
- 推送该账户的代码大小到堆栈顶端。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract ExtCodeSizeExample {
    function getCodeSize(address account) public view returns (uint256) {
        uint256 size;
        assembly {
            size := extcodesize(account)
        }
        return size;
    }
}
```

### 4.3.外部账户代码复制指令 EXTCODECOPY

**操作码**: 0x3C

**功能**: 复制指定账户的代码到内存中。

**Gas 消耗**: 700 gas + 每字节 3 gas

**操作步骤**:

- 从堆栈中弹出 4 个数值：账户地址、内存起始位置、代码起始位置、代码大小。
- 将指定账户的代码复制到内存中。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract ExtCodeCopyExample {
    function getCode(address account) public view returns (bytes memory) {
        uint256 size;
        assembly {
            size := extcodesize(account)
        }
        bytes memory code = new bytes(size);
        assembly {
            extcodecopy(account, add(code, 32), 0, size)
        }
        return code;
    }
}
```

### 4.4.外部账户代码哈希指令 EXTCODEHASH

**操作码**: 0x3F

**功能**: 获取指定账户代码的 Keccak-256 哈希。

**Gas 消耗**: 400 gas

**操作步骤**:

- 从堆栈中弹出一个数值作为账户地址。
- 推送该账户代码的 Keccak-256 哈希到堆栈顶端。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract ExtCodeHashExample {
    function getCodeHash(address account) public view returns (bytes32) {
        bytes32 codehash;
        assembly {
            codehash := extcodehash(account)
        }
        return codehash;
    }
}
```

## 5. 交易指令集

在以太坊虚拟机（EVM）中，交易指令主要用于获取当前交易的信息以及执行发送以太币等操作。这些指令包括 CALL, CALLCODE, DELEGATECALL, STATICCALL, CREATE, CREATE2, CALLVALUE, CALLDATALOAD, CALLDATASIZE, CALLDATACOPY, CODESIZE, CODECOPY, 和 GASPRICE。以下是这些指令的详细介绍：

### 5.1.交易调用指令 CALL, CALLCODE, DELEGATECALL, STATICCALL

这些指令用于调用其他合约或执行代理调用。

[**5.1.1.CALL
5.1.1.调用**](https://5.1.1.call/)

操作码: 0xF1

功能: 调用另一个合约，支持发送以太币。

Gas 消耗: 调用基本费用 + 所需 gas + 调用的子合约执行所需的 gas

操作步骤:

- 从堆栈中弹出 7 个参数：gas、目标地址、以太币数额、输入数据起始位置、输入数据大小、输出数据起始位置、输出数据大小。
- 调用指定的合约地址，传递指定的以太币和输入数据，获取输出数据。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract CallExample {
    function callAnotherContract(address target, uint256 value, bytes calldata data) public returns (bytes memory) {
        (bool success, bytes memory result) = target.call{value: value}(data);
        require(success, "Call failed");
        return result;
    }
}
```

**5.1.2.CALLCODE **

操作码: 0xF2

功能: 调用另一个合约的代码，但保持当前合约的存储。

Gas 消耗: 类似 CALL

操作步骤:

- 从堆栈中弹出 7 个参数。
- 调用指定的合约代码，但使用当前合约的存储。

**5.1.3.DELEGATECALL
5.1.3.委托调用**

操作码: 0xF4

功能: 类似 CALLCODE，但继承调用者的 msg.sender 和 msg.value。

Gas 消耗: 类似 CALL

操作步骤:

- 从堆栈中弹出 6 个参数：gas、目标地址、输入数据起始位置、输入数据大小、输出数据起始位置、输出数据大小。
- 调用指定的合约代码，继承调用者的 msg.sender 和 msg.value。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract DelegateCallExample {
    function delegateCallAnotherContract(address target, bytes calldata data) public returns (bytes memory) {
        (bool success, bytes memory result) = target.delegatecall(data);
        require(success, "Delegate call failed");
        return result;
    }
}
```

**5.1.4. STATICCALL**

操作码: 0xFA

功能: 以静态方式调用另一个合约，不允许状态更改。

Gas 消耗: 类似 CALL

操作步骤:

- 从堆栈中弹出 6 个参数。
- 以静态方式调用指定的合约，不允许状态更改。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract StaticCallExample {
    function staticCallAnotherContract(address target, bytes calldata data) public view returns (bytes memory) {
        (bool success, bytes memory result) = target.staticcall(data);
        require(success, "Static call failed");
        return result;
    }
}
```

### 5.2.合约创建指令 CREATE, CREATE2

**5.2.1.CREATE**

操作码: 0xF0

功能: 创建一个新的合约。

Gas 消耗: 32000 gas + 合约创建所需的 gas

操作步骤:

- 从堆栈中弹出 3 个参数：以太币数额、输入数据起始位置、输入数据大小。
- 创建新合约，并传递初始化代码。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract CreateExample {
    function createNewContract(bytes memory bytecode) public returns (address) {
        address newContract;
        assembly {
            newContract := create(0, add(bytecode, 32), mload(bytecode))
        }
        require(newContract != address(0), "Contract creation failed");
        return newContract;
    }
}
```

**5.2.2.CREATE2**

操作码: 0xF5

功能: 使用指定的 salt 创建一个新的合约，确保合约地址的可预测性。

Gas 消耗: 类似 CREATE

操作步骤:

- 从堆栈中弹出 4 个参数：以太币数额、输入数据起始位置、输入数据大小、salt。
- 创建新合约，使用 salt 生成地址。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract Create2Example {
    function createNewContractWithSalt(bytes memory bytecode, bytes32 salt) public returns (address) {
        address newContract;
        assembly {
            newContract := create2(0, add(bytecode, 32), mload(bytecode), salt)
        }
        require(newContract != address(0), "Contract creation failed");
        return newContract;
    }
}
```

### 5.3.交易信息指令 CALLVALUE, CALLDATALOAD, CALLDATASIZE, CALLDATACOPY

**3.1.CALLVALUE 调用值**

操作码: 0x34

功能: 获取当前调用中发送的以太币数量。

Gas 消耗: 2 gas

操作步骤:

- 将当前调用中发送的以太币数量推送到堆栈顶端。

示例:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract CallValueExample {
    function getCallValue() public payable returns (uint256) {
        uint256 value;
        assembly {
            value := callvalue()
        }
        return value;
    }
}
```

**5.3.2.CALLDATALOAD
5.3.2.调用数据加载**

操作码: 0x35

功能: 从调用数据中加载一个 32 字节的值。

Gas 消耗: 3 gas

操作步骤:

- 从堆栈中弹出一个参数：加载位置。
- 将加载的 32 字节值推送到堆栈顶端。

示例:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract CallDataLoadExample {
    function loadCallData(uint256 position) public pure returns (bytes32) {
        bytes32 data;
        assembly {
            data := calldataload(position)
        }
        return data;
    }
}
```

**5.3.3.CALLDATASIZE **

操作码: 0x36

功能: 获取调用数据的大小。

Gas 消耗: 2 gas

操作步骤:

- 将调用数据的大小推送到堆栈顶端。

示例:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract CallDataSizeExample {
    function getCallDataSize() public pure returns (uint256) {
        uint256 size;
        assembly {
            size := calldatasize()
        }
        return size;
    }
}
```

**5.3.4.CALLDATACOPY **

操作码: 0x37

功能: 将调用数据复制到内存中。

Gas 消耗: 3 gas + 每字节 3 gas

操作步骤:

- 从堆栈中弹出 3 个参数：内存起始位置、数据起始位置、数据大小。
- 将调用数据复制到内存中。

示例:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract CallDataCopyExample {
    function copyCallData(uint256 start, uint256 length) public pure returns (bytes memory) {
        bytes memory data = new bytes(length);
        assembly {
            calldatacopy(add(data, 32), start, length)
        }
        return data;
    }
}
```

### 5.4.合约代码指令 CODESIZE, CODECOPY

**5.4.1.CODESIZE **

**操作码**: 0x38

**功能**: 获取当前合约的代码大小。

**Gas 消耗**: 2 gas

**操作步骤**:

- 将当前合约的代码大小推送到堆栈顶端。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract CodeSizeExample {
    function getCodeSize() public view returns (uint256) {
        uint256 size;
        assembly {
            size := codesize()
        }
        return size;
    }
}
```

**5.4.2.CODECOPY **

操作码: 0x39

功能: 将当前合约的代码复制到内存中。

Gas 消耗: 3 gas + 每字节 3 gas

操作步骤:

- 从堆栈中弹出 3 个参数：内存起始位置、代码起始位置、代码大小。
- 将当前合约的代码复制到内存中。

示例:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract CodeCopyExample {
    function copyCode(uint256 start, uint256 length) public view returns (bytes memory) {
        bytes memory code = new bytes(length);
        assembly {
            codecopy(add(code, 32), start, length)
        }
        return code;
    }
}
```

### 5.5.获取当前 Gas 价格 GASPRICE

**操作码**: 0x3A

**功能**: 获取当前交易的 gas 价格。

**Gas 消耗**: 2 gas

**操作步骤**:

- 将当前交易的 gas 价格推送到堆栈顶端。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract GasPriceExample {
    function getGasPrice() public view returns (uint256) {
        uint256 gasPrice;
        assembly {
            gasPrice := gasprice()
        }
        return gasPrice;
    }
}
```

### 5.6.完整示例

以下是一个综合使用上述指令的完整示例合约：

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract EVMSample {

function callExample(address target, uint256 value, bytes calldata data) public returns (bytes memory) {
        (bool success, bytes memory result) = target.call{value: value}(data);
        require(success, "Call failed");
        return result;
    }

function delegateCallExample(address target, bytes calldata data) public returns (bytes memory) {
        (bool success, bytes memory result) = target.delegatecall(data);
        require(success, "Delegate call failed");
        return result;
    }

function staticCallExample(address target, bytes calldata data) public view returns (bytes memory) {
        (bool success, bytes memory result) = target.staticcall(data);
        require(success, "Static call failed");
        return result;
    }

function createExample(bytes memory bytecode) public returns (address) {
        address newContract;
        assembly {
            newContract := create(0, add(bytecode, 32), mload(bytecode))
        }
        require(newContract != address(0), "Contract creation failed");
        return newContract;
    }

function create2Example(bytes memory bytecode, bytes32 salt) public returns (address) {
        address newContract;
        assembly {
            newContract := create2(0, add(bytecode, 32), mload(bytecode), salt)
        }
        require(newContract != address(0), "Contract creation failed");
        return newContract;
    }

function getCallValue() public payable returns (uint256) {
        uint256 value;
        assembly {
            value := callvalue()
        }
        return value;
    }

function loadCallData(uint256 position) public pure returns (bytes32) {
        bytes32 data;
        assembly {
            data := calldataload(position)
        }
        return data;
    }

function getCallDataSize() public pure returns (uint256) {
        uint256 size;
        assembly {
            size := calldatasize()
        }
        return size;
    }

function copyCallData(uint256 start, uint256 length) public pure returns (bytes memory) {
        bytes memory data = new bytes(length);
        assembly {
            calldatacopy(add(data, 32), start, length)
        }
        return data;
    }

function getCodeSize() public view returns (uint256) {
        uint256 size;
        assembly {
            size := codesize()
        }
        return size;
    }

function copyCode(uint256 start, uint256 length) public view returns (bytes memory) {
        bytes memory code = new bytes(length);
        assembly {
            codecopy(add(code, 32), start, length)
        }
        return code;
    }

function getGasPrice() public view returns (uint256) {
        uint256 gasPrice;
        assembly {
            gasPrice := gasprice()
        }
        return gasPrice;
    }
}
```

这个合约演示了如何使用各种 EVM 交易指令来进行合约调用、创建、数据加载和复制、获取交易信息等操作。每个函数对应一个具体的指令，展示了其实际应用和返回结果。

## 6. Log 指令集

在以太坊虚拟机（EVM）中，Log 指令用于向区块链中写入日志数据。日志数据可以在以太坊客户端（如以太坊节点或区块浏览器）中查看，并且在 Solidity 合约中使用事件（event）来定义和触发日志记录。以下是与 Log 相关的 EVM 指令及其详细介绍：

### 6.1.LOG0, LOG1, LOG2, LOG3, LOG4

**功能**: 将日志数据写入区块链。

**操作码**:

- LOG0: 0xA0
  LOG0：0xA0
- LOG1: 0xA1
  LOG1：0xA1
- LOG2: 0xA2
  LOG2：0xA2
- LOG3: 0xA3
  LOG3：0xA3
- LOG4: 0xA4
  LOG4：0xA4

**Gas 消耗**: 375 gas + 8 gas/byte

**操作步骤**:

- LOG0 至 LOG4 指令从堆栈中弹出若干个参数，将日志数据写入区块链。
- 每个 LOG 指令都需要以下参数： 日志主题（topic）数量 日志主题（topic）数组起始位置 日志数据起始位置 日志数据大小

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract LogExample {
    event LogEvent(address indexed sender, uint256 indexed value);

function logData(uint256 value) public {
        emit LogEvent(msg.sender, value);
    }
}
```

- 在上面的示例中，LogExample 合约定义了一个事件 LogEvent，用于记录发送者地址和值。
- emit LogEvent(msg.sender, value) 语句将触发日志记录。当函数 logData 被调用时，会在区块链上写入相应的日志数据。
- Solidity 会自动为事件生成日志主题（topic），例如 msg.sender 和 value。

### 6.2.使用日志的优势

- **数据记录**: 日志可以用来记录合约执行过程中的重要事件和数据变化。
- **可审计性**: 日志是智能合约的一种审计和调试工具，可以帮助开发者和用户了解合约的行为和状态变化。
- **事件通知**: 客户端应用程序可以通过订阅合约事件来获取即时通知和更新。

## 7. Gas 指令集

在以太坊虚拟机（EVM）中，Gas 指令主要用于管理和获取当前交易的 gas 相关信息。以下是与 gas 相关的主要指令及其详细介绍：

### 7.1.GAS 指令

**操作码**: 0x5A

**功能**: 返回剩余的 gas。

**Gas 消耗**: 2 gas

**操作步骤**:

- 将当前执行上下文中剩余的 gas 推送到堆栈顶端。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract GasExample {
    function getRemainingGas() public view returns (uint256) {
        uint256 gasRemaining;
        assembly {
            gasRemaining := gas()
        }
        return gasRemaining;
    }
}
```

### 7.2.GASLIMIT 指令

**操作码**: 0x45

**功能**: 获取当前区块的 gas 限制。

**Gas 消耗**: 2 gas

**操作步骤**:

- 将当前区块的 gas 限制推送到堆栈顶端。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

### 7.3.GASPRICE 指令

**操作码**: 0x3A

**功能**: 获取当前交易的 gas 价格。

**Gas 消耗**: 2 gas

**操作步骤**:

- 将当前交易的 gas 价格推送到堆栈顶端。

**示例**:

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

### 7.4.GAS 指令的应用

在智能合约中，开发者可以使用 gas() 指令来获取当前剩余的 gas，并使用 gaslimit() 和 gasprice() 指令来获取当前区块的 gas 限制和交易的 gas 价格。这些信息对于优化合约性能和管理 gas 成本非常重要。

### 7.5.组合示例

以下是一个综合使用 gas 指令的合约示例，展示了如何在合约中获取并显示当前交易和区块的 gas 信息：

```
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract GasInfo {
    function getGasInfo() public view returns (uint256, uint256, uint256) {
        uint256 gasRemaining;
        uint256 gasLimit;
        uint256 gasPrice;

assembly {
            gasRemaining := gas()
            gasLimit := gaslimit()
            gasPrice := gasprice()
        }

return (gasRemaining, gasLimit, gasPrice);
    }
}
```

- getGasInfo 函数同时返回当前剩余的 gas、当前区块的 gas 限制和当前交易的 gas 价格。
- 使用 assembly 块来调用 EVM 的 gas、gaslimit 和 gasprice 指令。

1.控制流程指令集

1.1.无条件跳转指令 JUMP

操作码: 0x56

功能: 无条件跳转到指定的程序计数器（PC）位置。

Gas 消耗: 8 gas

操作步骤:

从堆栈中弹出一个数值作为跳转目标。
跳转到目标位置，该位置必须是 JUMPDEST。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract JUMPExample {
    function jump(uint256 destination) public pure returns (uint256) {
        assembly {
            jump(destination)
            destination := 42 // This line will not be reached
            jumpdest
        }
        return destination;
    }
}

1.2.条件跳转指令 JUMPI

操作码: 0x57

功能: 根据条件跳转到指定的程序计数器（PC）位置。

Gas 消耗: 10 gas

操作步骤:

从堆栈中弹出一个数值作为跳转目标。
从堆栈中弹出一个条件数值。
如果条件为非零，则跳转到目标位置，该位置必须是 JUMPDEST。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract JUMPIExample {
    function conditionalJump(uint256 destination, bool condition) public pure returns (uint256) {
        uint256 result = 0;
        assembly {
            let cond := condition
            jumpi(destination, cond)
            result := 42 // This line will be reached if condition is false
            jumpdest
            result := 1 // This line will be reached if condition is true
        }
        return result;
    }
}

1.3.程序计数器 PC

操作码: 0x58

功能: 返回当前的程序计数器（PC）位置，并将其推送到堆栈顶端。

Gas 消耗: 2 gas

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract PCExample {
    function getCurrentPC() public pure returns (uint256) {
        uint256 pc;
        assembly {
            pc := pc()
        }
        return pc;
    }
}

1.4.跳转目标 JUMPDEST

操作码: 0x5B

功能: 标记一个有效的跳转目标位置。

Gas 消耗: 1 gas

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract JUMPDESTExample {
    function markJumpDest() public pure returns (uint256) {
        uint256 result = 0;
        assembly {
            jumpdest
            result := 42
        }
        return result;
    }
}

1.5.调用指令 CALL

操作码: 0xF1

功能: 调用另一个合约的方法，并传递以太币。

Gas 消耗: 700 gas 基础费用 + 调用费用

操作步骤:

从堆栈中弹出 7 个数值：gas、地址、value、input data offset、input data size、output data offset、output data size。从堆栈中弹出 7 个数值：gas、地址、值、输入数据偏移量、输入数据大小、输出数据偏移量、输出数据大小。
调用目标合约的方法。
将调用结果（成功或失败）推送到堆栈顶端。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract CALLExample {
    function callAnotherContract(address target, bytes memory data) public returns (bytes memory) {
        (bool success, bytes memory result) = target.call(data);
        require(success, "Call failed");
        return result;
    }
}

1.6. 静态调用指令 STATICCALL

操作码: 0xFA

功能: 调用另一个合约的方法，不允许修改状态。

Gas 消耗: 700 gas 基础费用 + 调用费用

操作步骤:

从堆栈中弹出 6 个数值：gas、地址、input data offset、input data size、output data offset、output data size。
调用目标合约的方法（静态调用）。
将调用结果（成功或失败）推送到堆栈顶端。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract STATICCALLExample {
    function staticCallAnotherContract(address target, bytes memory data) public view returns (bytes memory) {
        (bool success, bytes memory result) = target.staticcall(data);
        require(success, "Static call failed");
        return result;
    }
}

1.7. 返回指令 RETURN

操作码: 0xF3

功能: 结束当前执行，并返回指定的输出数据。

Gas 消耗: 0 gas

操作步骤:

从堆栈中弹出 2 个数值：output data offset、output data size。
返回指定的输出数据。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract RETURNExample {
    function returnData() public pure returns (bytes memory) {
        bytes memory data = new bytes(32);
        assembly {
            mstore(add(data, 32), 42)
            return(add(data, 32), 32)
        }
    }
}

1.8. 回退指令 REVERT

操作码: 0xFD

功能: 终止执行，并回退所有状态更改。

Gas 消耗: 0 gas

操作步骤:

从堆栈中弹出 2 个数值：revert data offset、revert data size。
回退状态更改，并返回指定的回退数据。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract REVERTExample {
    function revertWithData() public pure {
        bytes memory data = new bytes(32);
        assembly {
            mstore(add(data, 32), 42)
            revert(add(data, 32), 32)
        }
    }
}

1.9.自毁指令 SELFDESTRUCT

操作码: 0xFF

功能: 销毁当前合约，并将其剩余的以太币发送到指定地址。

Gas 消耗: 0 gas

操作步骤:

从堆栈中弹出一个数值作为受益地址。
销毁当前合约，并将剩余的以太币发送到受益地址。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract SELFDESTRUCTExample {
    function destroy(address payable beneficiary) public {
        selfdestruct(beneficiary);
    }
}

2. 区块相关的指令集

2.1.区块哈希指令 BLOCKHASH

操作码: 0x40

功能: 获取指定区块号的区块哈希。

Gas 消耗: 20 gas

操作步骤:

从堆栈中弹出一个数值作为区块号。
推送该区块号的区块哈希到堆栈顶端（只能获取最近 256 个区块的哈希）。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract BlockHashExample {
    function getBlockHash(uint256 blockNumber) public view returns (bytes32) {
        bytes32 blockHash;
        assembly {
            blockHash := blockhash(blockNumber)
        }
        return blockHash;
    }
}

2.2.挖矿奖励地址指令 COINBASE

操作码: 0x41

功能: 获取当前区块的矿工地址（coinbase）。

Gas 消耗: 2 gas

操作步骤:

将当前区块的矿工地址推送到堆栈顶端。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract CoinbaseExample {
    function getCoinbase() public view returns (address) {
        address coinbase;
        assembly {
            coinbase := coinbase()
        }
        return coinbase;
    }
}

2.3.区块时间戳指令 TIMESTAMP

操作码: 0x42

功能: 获取当前区块的时间戳。

Gas 消耗: 2 gas

操作步骤:

将当前区块的时间戳推送到堆栈顶端。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract TimestampExample {
    function getTimestamp() public view returns (uint256) {
        uint256 timestamp;
        assembly {
            timestamp := timestamp()
        }
        return timestamp;
    }
}

2.4.区块号指令 NUMBER

操作码: 0x43

功能: 获取当前区块的区块号。

Gas 消耗: 2 gas

操作步骤:

将当前区块的区块号推送到堆栈顶端。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract BlockNumberExample {
    function getBlockNumber() public view returns (uint256) {
        uint256 blockNumber;
        assembly {
            blockNumber := number()
        }
        return blockNumber;
    }
}

2.5.区块难度指令 DIFFICULTY

操作码: 0x44

功能: 获取当前区块的难度。

Gas 消耗: 2 gas

操作步骤:

将当前区块的难度推送到堆栈顶端。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract DifficultyExample {
    function getDifficulty() public view returns (uint256) {
        uint256 difficulty;
        assembly {
            difficulty := difficulty()
        }
        return difficulty;
    }
}

2.6.区块气体限制指令 GASLIMIT

操作码: 0x45

功能: 获取当前区块的气体限制。

Gas 消耗: 2 gas

操作步骤:

将当前区块的气体限制推送到堆栈顶端。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract GasLimitExample {
    function getGasLimit() public view returns (uint256) {
        uint256 gasLimit;
        assembly {
            gasLimit := gaslimit()
        }
        return gasLimit;
    }
}

2.7.链ID指令 CHAINID

操作码: 0x46

功能: 获取当前链的链ID。

Gas 消耗: 2 gas

操作步骤:

将当前链的链ID推送到堆栈顶端。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract ChainIDExample {
    function getChainID() public view returns (uint256) {
        uint256 chainID;
        assembly {
            chainID := chainid()
        }
        return chainID;
    }
}

2.8.基础费用指令 BASEFEE

操作码: 0x48

功能: 获取当前区块的基础费用。

Gas 消耗: 2 gas

操作步骤:

将当前区块的基础费用推送到堆栈顶端。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract BaseFeeExample {
    function getBaseFee() public view returns (uint256) {
        uint256 baseFee;
        assembly {
            baseFee := basefee()
        }
        return baseFee;
    }
}

3. Hash 指令集

3.1.SHA3 指令

操作码: 0x20

功能: 计算给定内存区域的 Keccak-256 哈希值。

Gas 消耗: 30 gas 基础费用 + 每个字节 6 gas

操作步骤:

从堆栈中弹出两个数值：内存区域的起始位置和内存区域的大小。
计算指定内存区域的 Keccak-256 哈希值。
将计算出的哈希值推送到堆栈顶端。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract SHA3Example {
    function computeHash(bytes memory data) public pure returns (bytes32) {
        bytes32 hash;
        assembly {
            // Load the start position of the data in memory
            let dataPtr := add(data, 32)
            // Load the length of the data
            let dataLen := mload(data)
            // Compute the hash using SHA3
            hash := keccak256(dataPtr, dataLen)
        }
        return hash;
    }
}

示例解释

computeHash 函数: 接受一个 bytes 类型的参数 data，并计算该数据的 Keccak-256 哈希值。使用内联汇编 (assembly) 直接操作内存，首先加载数据的起始位置和长度，然后调用 keccak256 指令来计算哈希值。

3.2.Keccak-256 哈希 3.2. Keccak-256 哈希

Keccak-256 是一种加密哈希函数，它是 SHA-3 的一种变体。EVM 使用 Keccak-256 而不是标准的 SHA-3。计算哈希时，EVM 需要消耗一定的 Gas 费用，费用与数据的大小成正比。

用途:

数据验证: 用于验证数据的完整性。
唯一标识: 用于生成数据的唯一标识符。
密码学: 用于密码学操作和安全协议。

操作步骤示例:

准备数据: 将需要哈希的数据加载到内存中。
调用 SHA3: 使用 keccak256 指令计算哈希值。
处理结果: 将计算出的哈希值用于进一步的操作，如验证或存储。

完整的 Solidity 合约示例

以下是一个完整的 Solidity 合约示例，演示了如何使用 SHA3 指令计算哈希值：

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract HashExample {
    // 计算字符串的 Keccak-256 哈希值
    function hashString(string memory input) public pure returns (bytes32) {
        bytes32 result;
        assembly {
            // 加载字符串数据的起始位置
            let inputPtr := add(input, 32)
            // 加载字符串的长度
            let inputLen := mload(input)
            // 使用 keccak256 计算哈希
            result := keccak256(inputPtr, inputLen)
        }
        return result;
    }

    // 计算两个整数的 Keccak-256 哈希值
    function hashIntegers(uint256 a, uint256 b) public pure returns (bytes32) {
        bytes32 result;
        assembly {
            // 分配 64 字节的内存区域
            let memPtr := mload(0x40)
            // 将整数 a 和 b 分别存储在内存中
            mstore(memPtr, a)
            mstore(add(memPtr, 32), b)
            // 使用 keccak256 计算哈希
            result := keccak256(memPtr, 64)
        }
        return result;
    }
}

在这个示例中，我们定义了两个函数：

hashString: 接受一个字符串参数，并计算其 Keccak-256 哈希值。
hashIntegers: 接受两个整数参数，并计算它们组合后的 Keccak-256 哈希值。

通过这些函数，可以看到如何在 Solidity 合约中使用 SHA3 指令来计算哈希值，并理解其在智能合约中的应用。

4. 账户指令集

4.1.账户余额指令 BALANCE

操作码: 0x31

功能: 获取指定账户的余额。

Gas 消耗: 700 gas

操作步骤:

从堆栈中弹出一个数值作为账户地址。
推送该账户的余额到堆栈顶端。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract BalanceExample {
    function getBalance(address account) public view returns (uint256) {
        uint256 balance;
        assembly {
            balance := balance(account)
        }
        return balance;
    }
}

4.2.外部账户代码大小指令 EXTCODESIZE

操作码: 0x3B

功能: 获取指定账户的代码大小。

Gas 消耗: 700 gas

操作步骤:

从堆栈中弹出一个数值作为账户地址。
推送该账户的代码大小到堆栈顶端。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract ExtCodeSizeExample {
    function getCodeSize(address account) public view returns (uint256) {
        uint256 size;
        assembly {
            size := extcodesize(account)
        }
        return size;
    }
}

4.3.外部账户代码复制指令 EXTCODECOPY

操作码: 0x3C

功能: 复制指定账户的代码到内存中。

Gas 消耗: 700 gas + 每字节 3 gas

操作步骤:

从堆栈中弹出 4 个数值：账户地址、内存起始位置、代码起始位置、代码大小。
将指定账户的代码复制到内存中。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract ExtCodeCopyExample {
    function getCode(address account) public view returns (bytes memory) {
        uint256 size;
        assembly {
            size := extcodesize(account)
        }
        bytes memory code = new bytes(size);
        assembly {
            extcodecopy(account, add(code, 32), 0, size)
        }
        return code;
    }
}

4.4.外部账户代码哈希指令 EXTCODEHASH

操作码: 0x3F

功能: 获取指定账户代码的 Keccak-256 哈希。

Gas 消耗: 400 gas

操作步骤:

从堆栈中弹出一个数值作为账户地址。
推送该账户代码的 Keccak-256 哈希到堆栈顶端。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract ExtCodeHashExample {
    function getCodeHash(address account) public view returns (bytes32) {
        bytes32 codehash;
        assembly {
            codehash := extcodehash(account)
        }
        return codehash;
    }
}

5. 交易指令集

5.1.交易调用指令 CALL, CALLCODE, DELEGATECALL, STATICCALL

这些指令用于调用其他合约或执行代理调用。

5.1.1.CALL 5.1.1.调用

操作码: 0xF1

功能: 调用另一个合约，支持发送以太币。

Gas 消耗: 调用基本费用 + 所需 gas + 调用的子合约执行所需的 gas

操作步骤:

从堆栈中弹出 7 个参数：gas、目标地址、以太币数额、输入数据起始位置、输入数据大小、输出数据起始位置、输出数据大小。
调用指定的合约地址，传递指定的以太币和输入数据，获取输出数据。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract CallExample {
    function callAnotherContract(address target, uint256 value, bytes calldata data) public returns (bytes memory) {
        (bool success, bytes memory result) = target.call{value: value}(data);
        require(success, "Call failed");
        return result;
    }
}

5.1.2.CALLCODE

操作码: 0xF2

功能: 调用另一个合约的代码，但保持当前合约的存储。

Gas 消耗: 类似 CALL

操作步骤:

从堆栈中弹出 7 个参数。
调用指定的合约代码，但使用当前合约的存储。

5.1.3.DELEGATECALL 5.1.3.委托调用

操作码: 0xF4

功能: 类似 CALLCODE，但继承调用者的 msg.sender 和 msg.value。

Gas 消耗: 类似 CALL

操作步骤:

从堆栈中弹出 6 个参数：gas、目标地址、输入数据起始位置、输入数据大小、输出数据起始位置、输出数据大小。
调用指定的合约代码，继承调用者的 msg.sender 和 msg.value。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract DelegateCallExample {
    function delegateCallAnotherContract(address target, bytes calldata data) public returns (bytes memory) {
        (bool success, bytes memory result) = target.delegatecall(data);
        require(success, "Delegate call failed");
        return result;
    }
}

5.1.4. STATICCALL

操作码: 0xFA

功能: 以静态方式调用另一个合约，不允许状态更改。

Gas 消耗: 类似 CALL

操作步骤:

从堆栈中弹出 6 个参数。
以静态方式调用指定的合约，不允许状态更改。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract StaticCallExample {
    function staticCallAnotherContract(address target, bytes calldata data) public view returns (bytes memory) {
        (bool success, bytes memory result) = target.staticcall(data);
        require(success, "Static call failed");
        return result;
    }
}

5.2.合约创建指令 CREATE, CREATE2

5.2.1.CREATE

操作码: 0xF0

功能: 创建一个新的合约。

Gas 消耗: 32000 gas + 合约创建所需的 gas

操作步骤:

从堆栈中弹出 3 个参数：以太币数额、输入数据起始位置、输入数据大小。
创建新合约，并传递初始化代码。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract CreateExample {
    function createNewContract(bytes memory bytecode) public returns (address) {
        address newContract;
        assembly {
            newContract := create(0, add(bytecode, 32), mload(bytecode))
        }
        require(newContract != address(0), "Contract creation failed");
        return newContract;
    }
}

5.2.2.CREATE2

操作码: 0xF5

功能: 使用指定的 salt 创建一个新的合约，确保合约地址的可预测性。

Gas 消耗: 类似 CREATE

操作步骤:

从堆栈中弹出 4 个参数：以太币数额、输入数据起始位置、输入数据大小、salt。
创建新合约，使用 salt 生成地址。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract Create2Example {
    function createNewContractWithSalt(bytes memory bytecode, bytes32 salt) public returns (address) {
        address newContract;
        assembly {
            newContract := create2(0, add(bytecode, 32), mload(bytecode), salt)
        }
        require(newContract != address(0), "Contract creation failed");
        return newContract;
    }
}

5.3.交易信息指令 CALLVALUE, CALLDATALOAD, CALLDATASIZE, CALLDATACOPY

3.1.CALLVALUE 调用值

操作码: 0x34

功能: 获取当前调用中发送的以太币数量。

Gas 消耗: 2 gas

操作步骤:

将当前调用中发送的以太币数量推送到堆栈顶端。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract CallValueExample {
    function getCallValue() public payable returns (uint256) {
        uint256 value;
        assembly {
            value := callvalue()
        }
        return value;
    }
}

5.3.2.CALLDATALOAD 5.3.2.调用数据加载

操作码: 0x35

功能: 从调用数据中加载一个 32 字节的值。

Gas 消耗: 3 gas

操作步骤:

从堆栈中弹出一个参数：加载位置。
将加载的 32 字节值推送到堆栈顶端。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract CallDataLoadExample {
    function loadCallData(uint256 position) public pure returns (bytes32) {
        bytes32 data;
        assembly {
            data := calldataload(position)
        }
        return data;
    }
}

5.3.3.CALLDATASIZE

操作码: 0x36

功能: 获取调用数据的大小。

Gas 消耗: 2 gas

操作步骤:

将调用数据的大小推送到堆栈顶端。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract CallDataSizeExample {
    function getCallDataSize() public pure returns (uint256) {
        uint256 size;
        assembly {
            size := calldatasize()
        }
        return size;
    }
}

5.3.4.CALLDATACOPY

操作码: 0x37

功能: 将调用数据复制到内存中。

Gas 消耗: 3 gas + 每字节 3 gas

操作步骤:

从堆栈中弹出 3 个参数：内存起始位置、数据起始位置、数据大小。
将调用数据复制到内存中。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract CallDataCopyExample {
    function copyCallData(uint256 start, uint256 length) public pure returns (bytes memory) {
        bytes memory data = new bytes(length);
        assembly {
            calldatacopy(add(data, 32), start, length)
        }
        return data;
    }
}

5.4.合约代码指令 CODESIZE, CODECOPY

5.4.1.CODESIZE

操作码: 0x38

功能: 获取当前合约的代码大小。

Gas 消耗: 2 gas

操作步骤:

将当前合约的代码大小推送到堆栈顶端。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract CodeSizeExample {
    function getCodeSize() public view returns (uint256) {
        uint256 size;
        assembly {
            size := codesize()
        }
        return size;
    }
}

5.4.2.CODECOPY

操作码: 0x39

功能: 将当前合约的代码复制到内存中。

Gas 消耗: 3 gas + 每字节 3 gas

操作步骤:

从堆栈中弹出 3 个参数：内存起始位置、代码起始位置、代码大小。
将当前合约的代码复制到内存中。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract CodeCopyExample {
    function copyCode(uint256 start, uint256 length) public view returns (bytes memory) {
        bytes memory code = new bytes(length);
        assembly {
            codecopy(add(code, 32), start, length)
        }
        return code;
    }
}

5.5.获取当前 Gas 价格 GASPRICE

操作码: 0x3A

功能: 获取当前交易的 gas 价格。

Gas 消耗: 2 gas

操作步骤:

将当前交易的 gas 价格推送到堆栈顶端。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract GasPriceExample {
    function getGasPrice() public view returns (uint256) {
        uint256 gasPrice;
        assembly {
            gasPrice := gasprice()
        }
        return gasPrice;
    }
}

5.6.完整示例

以下是一个综合使用上述指令的完整示例合约：

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract EVMSample {

    function callExample(address target, uint256 value, bytes calldata data) public returns (bytes memory) {
        (bool success, bytes memory result) = target.call{value: value}(data);
        require(success, "Call failed");
        return result;
    }

    function delegateCallExample(address target, bytes calldata data) public returns (bytes memory) {
        (bool success, bytes memory result) = target.delegatecall(data);
        require(success, "Delegate call failed");
        return result;
    }

    function staticCallExample(address target, bytes calldata data) public view returns (bytes memory) {
        (bool success, bytes memory result) = target.staticcall(data);
        require(success, "Static call failed");
        return result;
    }

    function createExample(bytes memory bytecode) public returns (address) {
        address newContract;
        assembly {
            newContract := create(0, add(bytecode, 32), mload(bytecode))
        }
        require(newContract != address(0), "Contract creation failed");
        return newContract;
    }

    function create2Example(bytes memory bytecode, bytes32 salt) public returns (address) {
        address newContract;
        assembly {
            newContract := create2(0, add(bytecode, 32), mload(bytecode), salt)
        }
        require(newContract != address(0), "Contract creation failed");
        return newContract;
    }

    function getCallValue() public payable returns (uint256) {
        uint256 value;
        assembly {
            value := callvalue()
        }
        return value;
    }

    function loadCallData(uint256 position) public pure returns (bytes32) {
        bytes32 data;
        assembly {
            data := calldataload(position)
        }
        return data;
    }

    function getCallDataSize() public pure returns (uint256) {
        uint256 size;
        assembly {
            size := calldatasize()
        }
        return size;
    }

    function copyCallData(uint256 start, uint256 length) public pure returns (bytes memory) {
        bytes memory data = new bytes(length);
        assembly {
            calldatacopy(add(data, 32), start, length)
        }
        return data;
    }

    function getCodeSize() public view returns (uint256) {
        uint256 size;
        assembly {
            size := codesize()
        }
        return size;
    }

    function copyCode(uint256 start, uint256 length) public view returns (bytes memory) {
        bytes memory code = new bytes(length);
        assembly {
            codecopy(add(code, 32), start, length)
        }
        return code;
    }

    function getGasPrice() public view returns (uint256) {
        uint256 gasPrice;
        assembly {
            gasPrice := gasprice()
        }
        return gasPrice;
    }
}

6. Log 指令集

6.1.LOG0, LOG1, LOG2, LOG3, LOG4

功能: 将日志数据写入区块链。

操作码:

LOG0: 0xA0 LOG0：0xA0
LOG1: 0xA1 LOG1：0xA1
LOG2: 0xA2 LOG2：0xA2
LOG3: 0xA3 LOG3：0xA3
LOG4: 0xA4 LOG4：0xA4

Gas 消耗: 375 gas + 8 gas/byte

操作步骤:

LOG0 至 LOG4 指令从堆栈中弹出若干个参数，将日志数据写入区块链。
每个 LOG 指令都需要以下参数：日志主题（topic）数量日志主题（topic）数组起始位置日志数据起始位置日志数据大小

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract LogExample {
    event LogEvent(address indexed sender, uint256 indexed value);

    function logData(uint256 value) public {
        emit LogEvent(msg.sender, value);
    }
}

在上面的示例中，LogExample 合约定义了一个事件 LogEvent，用于记录发送者地址和值。
emit LogEvent(msg.sender, value) 语句将触发日志记录。当函数 logData 被调用时，会在区块链上写入相应的日志数据。
Solidity 会自动为事件生成日志主题（topic），例如 msg.sender 和 value。

6.2.使用日志的优势

数据记录: 日志可以用来记录合约执行过程中的重要事件和数据变化。
可审计性: 日志是智能合约的一种审计和调试工具，可以帮助开发者和用户了解合约的行为和状态变化。
事件通知: 客户端应用程序可以通过订阅合约事件来获取即时通知和更新。

7. Gas 指令集

在以太坊虚拟机（EVM）中，Gas 指令主要用于管理和获取当前交易的 gas 相关信息。以下是与 gas 相关的主要指令及其详细介绍：

7.1.GAS 指令

操作码: 0x5A

功能: 返回剩余的 gas。

Gas 消耗: 2 gas

操作步骤:

将当前执行上下文中剩余的 gas 推送到堆栈顶端。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract GasExample {
    function getRemainingGas() public view returns (uint256) {
        uint256 gasRemaining;
        assembly {
            gasRemaining := gas()
        }
        return gasRemaining;
    }
}

7.2.GASLIMIT 指令

操作码: 0x45

功能: 获取当前区块的 gas 限制。

Gas 消耗: 2 gas

操作步骤:

将当前区块的 gas 限制推送到堆栈顶端。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract GasLimitExample {
    function getGasLimit() public view returns (uint256) {
        uint256 gasLimit;
        assembly {
            gasLimit := gaslimit()
        }
        return gasLimit;
    }
}

7.3.GASPRICE 指令

操作码: 0x3A

功能: 获取当前交易的 gas 价格。

Gas 消耗: 2 gas

操作步骤:

将当前交易的 gas 价格推送到堆栈顶端。

示例:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract GasPriceExample {
    function getGasPrice() public view returns (uint256) {
        uint256 gasPrice;
        assembly {
            gasPrice := gasprice()
        }
        return gasPrice;
    }
}

7.4.GAS 指令的应用

7.5.组合示例

以下是一个综合使用 gas 指令的合约示例，展示了如何在合约中获取并显示当前交易和区块的 gas 信息：

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract GasInfo {
    function getGasInfo() public view returns (uint256, uint256, uint256) {
        uint256 gasRemaining;
        uint256 gasLimit;
        uint256 gasPrice;

        assembly {
            gasRemaining := gas()
            gasLimit := gaslimit()
            gasPrice := gasprice()
        }

        return (gasRemaining, gasLimit, gasPrice);
    }
}

getGasInfo 函数同时返回当前剩余的 gas、当前区块的 gas 限制和当前交易的 gas 价格。
使用 assembly 块来调用 EVM 的 gas、gaslimit 和 gasprice 指令。

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学分: 3
分类: 以太坊
标签: EVM字节码 EVM

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EVM 控制流程，区块，Hash, 账户，交易, Log 与 Gas 相关的指令集

1.控制流程指令集

1.1.无条件跳转指令 JUMP

1.2.条件跳转指令 JUMPI

1.3.程序计数器 PC

1.4.跳转目标 JUMPDEST

1.5.调用指令 CALL

1.6. 静态调用指令 STATICCALL

1.7. 返回指令 RETURN

1.8. 回退指令 REVERT

1.9.自毁指令 SELFDESTRUCT

2. 区块相关的指令集

2.1.区块哈希指令 BLOCKHASH

2.2.挖矿奖励地址指令 COINBASE

2.3.区块时间戳指令 TIMESTAMP

2.4.区块号指令 NUMBER

2.5.区块难度指令 DIFFICULTY

2.6.区块气体限制指令 GASLIMIT

2.7.链ID指令 CHAINID

2.8.基础费用指令 BASEFEE

3. Hash 指令集

3.1.SHA3 指令

3.2.Keccak-256 哈希 3.2. Keccak-256 哈希

4. 账户指令集

4.1.账户余额指令 BALANCE

4.2.外部账户代码大小指令 EXTCODESIZE

4.3.外部账户代码复制指令 EXTCODECOPY

4.4.外部账户代码哈希指令 EXTCODEHASH

5. 交易指令集

5.1.交易调用指令 CALL, CALLCODE, DELEGATECALL, STATICCALL

5.2.合约创建指令 CREATE, CREATE2

5.3.交易信息指令 CALLVALUE, CALLDATALOAD, CALLDATASIZE, CALLDATACOPY

5.4.合约代码指令 CODESIZE, CODECOPY

5.5.获取当前 Gas 价格 GASPRICE

5.6.完整示例

6. Log 指令集

6.1.LOG0, LOG1, LOG2, LOG3, LOG4

6.2.使用日志的优势

7. Gas 指令集

7.1.GAS 指令

7.2.GASLIMIT 指令

7.3.GASPRICE 指令

7.4.GAS 指令的应用

7.5.组合示例

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