瞬态存储：Solidity 中的高效临时数据解决方案

瞬态存储（Transient Storage）是 Solidity 0.8.24 版本中新引入的一种数据位置类型。它提供了一种在单个交易执行期间临时存储数据的机制，这些数据会在交易结束后自动清除。该特性通过 EIP-1153 提案实现，是对现有数据位置（内存、存储、调用数据）的补充。

瞬态存储的应用场景与优势

瞬态存储的需求主要源于以下几点：

1. 高昂的 Gas 成本：在以太坊中，永久存储（Storage）的 SSTORE 操作成本极高，首次写入至少需要 20,000 gas。这使得处理临时数据变得不经济。

2. 状态膨胀：永久存储的数据会不断累积，导致区块链状态的增长，增加了节点的存储负担。

3. 清理成本：删除不再需要的存储数据需要额外支付 gas，这进一步增加了管理存储的复杂性和成本。

4. 临时性需求：许多应用场景只需要临时存储数据。

瞬态存储填补了以太坊现有存储机制的空缺，为开发者提供了一个经济高效的临时数据存储方案，尤其适合那些数据只需在单个交易内有效且需要频繁读写的场景。

以下是关于瞬态存储（Transient Storage）、存储（Storage）、内存（Memory）和调用数据（Calldata）的比较：

瞬态存储实战指南

可以通过以下方式使用瞬态存储：

1. 使用 tstore 和 tload 汇编指令：

contract TransientStorageExample {
    function example() public {
        assembly {
            // 存储值
            tstore(0x01, 100)

            // 其它操作

            // 读取值
            let value := tload(0x01)
        }
    }
}

2. 使用 transient 关键字（在 Solidity 0.8.28 及之后的版本中）：

pragma solidity ^0.8.28;

contract TransientStorageExample {
    uint transient tempValue;

    function example() public {
        tempValue = 100;

        // 其它操作

        return tempValue;
    }
}

3. 一个使用瞬态存储实现的重入锁：

pragma solidity ^0.8.28;

contract TReentrant {
    mapping(address => bool) claimed;
    bool transient locked;

    modifier nonReentrant {
        require(!locked, "Reentrancy attempt");

        locked = true;

        _;

        locked = false;
    }

    function claim() nonReentrant public {
        require(!claimed[msg.sender], "Already claimed");

        // 其它操作

        claimed[msg.sender] = true;
    }
}

4. 错误使用瞬态存储的例子：

pragma solidity ^0.8.28;

contract TMultiplier {
    uint public transient multiplier;

    function setMultiplier(uint mul) external {
        multiplier = mul;
    }

    function multiply(uint value) external view returns (uint) {
        return value * multiplier;
    }
}

setMultiplier(100);
multiply(1); // 返回 0，而不是 100
multiply(2); // 返回 0，而不是 200

如果该示例使用内存或存储来存储乘数，它将是完全可组合的。无论是将交易拆分为单独的交易还是以某种方式将它们组合在一起，都没有关系。总是会得到相同的结果：在 multiplier 设置为 100 后，后续调用将分别返回 100 和 200。这使得可以将来自多个交易的调用批量处理在一起以减少 gas 费用。

瞬态存储可能会破坏这样的用例，因为可组合性不再是理所当然的。在这个例子中，如果调用不是在同一交易中执行的，则 multiplier 将被重置，后续对函数 multiply 的调用将始终返回 0。

总结

瞬态存储的数据在当前交易执行期间有效，交易结束后会自动清除，从而确保其临时性。这种存储方式的写入和读取成本显著低于传统存储，能够有效节省交易的 Gas 消耗，特别适合处理临时数据。通过在合适的场景中应用瞬态存储，开发者能够显著提升合约的 Gas 效率，从而为用户节省成本并提高交易的整体性能。

参考

• EIP-1153 瞬态存储操作码