以太坊 - 钻石标准（EIP-2535）解析 - 第一部分 - Quicknode

概述

智能合约开发如果需要维护大量合约逻辑，可能会变得相当复杂。Diamond 标准 ( EIP-2535)使得模块化以及高效升级和管理智能合约变得更加简单。在这个两部分系列的第一部分中，你将了解什么是 Diamond 标准以及它是如何工作的。然后在 第二部分 中，你将学习如何使用 Hardhat 创建和部署符合 EIP-2535 的 Diamond 智能合约。

你将要做的事情

• 了解什么是 Diamond 标准

• 了解 Diamond 标准中的每个组件

• 探讨 Diamond 标准的好处

你将需要的知识

• 对 可升级智能合约 和代理模式的基本理解

什么是 Diamonds？

Diamond 标准是一个终版的以太坊改进提案 ( EIP-2535)，旨在使开发者更容易模块化和升级他们的智能合约。Diamond 标准的核心思想类似于可升级智能合约，例如代理模式，但其优势在于你可以从单个 Diamond 合约 (即代理合约) 控制多个实现合约 (即逻辑合约)。Diamond 标准的一些关键特性包括：

• 一个单一的网关可以对 n 个实现合约进行代理调用

• 可原子升级单个或多个智能合约

• 对于你可以添加到 Diamond 的实现合约数量没有存储限制

• 所有对 Diamond 进行的升级都有日志历史

• 可以减少Gas成本 (即，通过减少外部函数调用的数量)

Diamond 合约的三个核心组件包括 DiamondCut、DiamondStorage 和标准函数及事件，它们允许你查看 Diamond 中的内容以及何时进行了升级。一些已实现 Diamond 标准的协议包括 Aavegotchi、BarnBridge、DerivaDEX 和 Oncyber。

此外，还有不同类型的 Diamonds，例如：

• 可升级 Diamond：一个可变合约，可以进行升级

• 完成 Diamond：由于去除了可升级性特性而成为不可变合约

• 单切割 Diamond：一个不可变合约，无法再进行升级

现在你对该标准有了一个高层次的理解，让我们深入一些构成该标准的组件。

Diamond 标准的解剖

Diamond

Diamond 是一个智能合约，使用其他智能合约（即 Facets）进行 delegatecall 调用。什么是 delegate call 和 Facet？简而言之，delegate call 是一个特殊的外部函数调用，其中代理合约从另一个智能合约借用代码，但在其自身的上下文中 (即，它自己的状态变量)。Diamond 合约的另一个核心组件是 Facets，它允许你将实现逻辑模块化成多个独立的 Solidity 文件，并根据需要进行升级。接下来，我们将详细了解 Facets。

Facets

Facet 可以与实现合约或库进行比较，因为它包含代理（例如 Diamond）合约将进行调用的外部函数逻辑。添加到 Diamond 的 Facet 数量没有限制，这在标准代理模式中是不可行的。Diamond 合约中 Facets 的好处是它允许你模块化代码，并仅更新所需的部分。与常见的代理模式不同，在该模式下你需要重新部署一个新的实现合约，使用 Facets 时，由于你可以拥有多个实现合约，你可以更新多个 Facets（例如，多个实现合约）或单个 Facet。

你可能会想知道 Facets 是如何存储在 Diamond 中的。好问题。Facets 是与你的 Diamond 合约分开部署的，可以通过 DiamondCut (我们稍后会讲到) 将其添加到 Diamond。这种方式可以高效组织代码，并仅通过指向新的 Facet 地址更新所需的 Facet。这些地址存储在一个映射中（通常称为 selectorToFacet），它持有 (bytes4 => address) 的映射。这个 bytes4 值表示你希望在它所指向的 Facet 地址调用的函数签名。

现在让我们谈谈内部机制。当在 Diamond 上调用外部函数时，Diamond 合约的回退函数会查看使用 selectorToFacet 映射调用的是什么函数。然后，它会进行 delegatecall 以在相应的 Facet 地址上执行该函数。如果外部函数调用有返回值，Diamond 合约将把这些返回给你。

一个典型的 Facet 合约可能看起来像这样：

contract FacetA {

  function setDataA(bytes32 _dataA) external {
    LibA.DiamondStorage storage ds = LibA.diamondStorage();
    require(ds.owner == msg.sender, "必须是所有者。");
    ds.dataA = _dataA;
  }

  function getDataA() external view returns (bytes32) {
    return LibA.diamondStorage().dataA;
  }
}

DiamondCut

DiamondCut 是必须在 Diamond 合约中实现的标准函数。它允许你从 Diamond 合约中添加、替换或移动函数。DiamondCut 可以视为“升级”功能，你可以更新存储中 Diamond 合约的映射（例如 selectorToFacet），以指向新的函数签名和/或地址。每当你调用 DiamondCut 函数时，将触发一个事件，可用于跟踪你的升级历史。

以下是 EIP-2535 网页中的一个示例，展示了 DiamondCut 接口的外观：

interface IDiamondCut {
    enum FacetCutAction {Add, Replace, Remove}

    struct FacetCut {
        address facetAddress;
        FacetCutAction action;
        bytes4[] functionSelectors;
    }

    function diamondCut(
        FacetCut[] calldata _diamondCut,
        address _init,
        bytes calldata _calldata
    ) external;

    event DiamondCut(FacetCut[] _diamondCut, address _init, bytes _calldata);
}

接下来，你将了解 Diamond 合约中状态变量的存储选项。

AppStorage 和 DiamondStorage

在你的 Diamond 中整合存储有多种方法。最常见的两种是使用 AppStorage 和 DiamondStorage。由于本指南的第二部分将实现 AppStorage，因此我们将很简单地介绍 DiamondStorage。DiamondStorage 技术包括在结构体中声明你的状态变量。那些结构体在合约存储中具有特定位置。

AppStorage 是管理状态变量和存储布局的另一种方法。这种方法更高效，因为它帮助你在 Facets 之间共享状态变量。使用 AppStorage，你创建一个包含所有状态变量结构的智能合约。一旦部署，你可以将该 AppStorage 导入多个 Facets。

一个实现 AppStorage 的 Facet 的示例可能如下所示：

import "./AppStorage.sol"

contract StakingFacet {
  AppStorage internal s;

  function myFacetFunction(uint256 _nextVar) external {
    s.total = s.firstVar + _nextVar;
}

注意：AppStorage 通常定义为 s

DiamondLoupe

Diamond 合约实现了 DiamondLoupe 接口。DiamondLoupe 帮助我们查看 Diamond 合约中 Facets、函数选择器和 Facet 地址的指向情况。以下是 DiamondLoupe 接口的一个示例：

interface IDiamondLoupe {
  struct Facet {
    address facetAddress;
    bytes4[] functionSelectors;
  }

  function facets() external view returns (Facet[] memory facets_);
  function facetFunctionSelectors(address _facet) external view returns (bytes4[] memory facetFunctionSelectors_);
  function facetAddresses() external view returns (address[] memory facetAddresses_);
  function facetAddress(bytes4 _functionSelector) external view returns (address facetAddress_);
}

这些函数旨在离线使用，不需要Gas费。

最后的思考

恭喜！你现在对 Diamond 标准有了更好的理解。随着合约系统需要更复杂化，以及支持该标准的工具的出现，Diamonds 在未来应会得到更多应用。在 第二部分 中，你将学习如何部署一个符合 Diamond 标准的智能合约并与之交互。如果你还想了解更多关于 Diamond 标准的信息，请查看 EIP2535 仓库的 学习与资源 部分，该仓库由 Nick Mudge（Diamond 标准的创建者）创建！

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