uniswap-v4 poolManager 合约分析

备注

时间：2023 年 8 月 13 日

作者：33357

正文

poolManager 是 Uniswap-v4 core 的主合约，通过对改合约的解析可以了解其核心功能和对接方法。

创建流动池

• 公共函数（合约内外部都可以调用）
  • initialize
    • 代码解析

      function initialize(
          PoolKey memory key, /* 
          struct PoolKey {
              Currency currency0; // pool 中数值较小的 currency 地址
              Currency currency1; // pool 中数值较大的 currency 地址
              uint24 fee; // 手续费
              int24 tickSpacing; // tick 单位间距
              IHooks hooks; // hooks 地址
          } */
          uint160 sqrtPriceX96 // 价格
      ) external override returns (
          int24 tick // 返回 tick
      ) {
          // 固定手续费不能大于最大值
          if (key.fee.isStaticFeeTooLarge()) revert FeeTooLarge();
          // tick 单位间距不能大于最大值
          if (key.tickSpacing > MAX_TICK_SPACING) revert TickSpacingTooLarge();
          // tick 单位间距不能小于最小值
          if (key.tickSpacing < MIN_TICK_SPACING) revert TickSpacingTooSmall();
          // 是否是合法的 hook 地址
          if (!key.hooks.isValidHookAddress(key.fee)) revert Hooks.HookAddressNotValid(address(key.hooks));
          // 如果 hooks 地址的 shouldCallBeforeInitialize 检查通过
          if (key.hooks.shouldCallBeforeInitialize()) {
              // 需要 beforeInitialize 返回 IHooks.beforeInitialize 的 selector
              if (key.hooks.beforeInitialize(msg.sender, key, sqrtPriceX96) != IHooks.beforeInitialize.selector) {
                  revert Hooks.InvalidHookResponse();
              }
          }
          // 获取 poolId
          PoolId id = key.toId();
          // 获取协议手续费
          (uint8 protocolSwapFee, uint8 protocolWithdrawFee) = _fetchProtocolFees(key);
          // 获取 hook 手续费
          (uint8 hookSwapFee, uint8 hookWithdrawFee) = _fetchHookFees(key);
          // 创建资金池
          tick = pools[id].initialize(sqrtPriceX96, protocolSwapFee, hookSwapFee, protocolWithdrawFee, hookWithdrawFee);
          // 如果 hooks 地址的 shouldCallAfterInitialize 检查通过
          if (key.hooks.shouldCallAfterInitialize()) {
               // 需要 afterInitialize 返回 IHooks.afterInitialize 的 selector
              if (key.hooks.afterInitialize(msg.sender, key, sqrtPriceX96, tick) != IHooks.afterInitialize.selector) {
                  revert Hooks.InvalidHookResponse();
              }
          }
          // 触发 Initialize 事件
          emit Initialize(id, key.currency0, key.currency1, key.fee, key.tickSpacing, key.hooks);
      }

    • 总结 函数 initialize 用于创建流动池 pool，要注意对 hook 地址的检查。

锁定用户

• 公共函数（合约内外部都可以调用）
  • lock
    • 代码解析

      function lock(
          bytes calldata data // 回调 data
      ) external override returns (
          bytes memory result // 返回回调结果
      ) {
          // 锁定用户
          lockData.push(msg.sender);
          // lockAcquired 回调
          result = ILockCallback(msg.sender).lockAcquired(data);
          if (lockData.length == 1) {
              // 如果非零账单数量需要等于 0
              if (lockData.nonzeroDeltaCount != 0) revert CurrencyNotSettled();
              // 删除 lockData
              delete lockData;
          } else {
              // 删除最后一个 lockData
              lockData.pop();
          }
      }

    • 总结 函数 lock 用于锁定用户，是调用其他 onlyByLocker 函数的前提。

添加/删除流动性

• 公共函数（合约内外部都可以调用）

  • modifyPosition
    • 代码解析

      function modifyPosition(
          PoolKey memory key, /* 
          struct PoolKey {
              Currency currency0; // pool 中数值较小的 currency 地址
              Currency currency1; // pool 中数值较大的 currency 地址
              uint24 fee; // 手续费
              int24 tickSpacing; // tick 单位间距
              IHooks hooks; // hooks 地址
          } */
          IPoolManager.ModifyPositionParams memory params /* 
          struct ModifyPositionParams {
              int24 tickLower; // 最低 tick
              int24 tickUpper; // 最高 tick
              int256 liquidityDelta; // 流动性数量
          } */
      ) external override noDelegateCall onlyByLocker returns (
          BalanceDelta delta // 分为 amount0 和 amount1
      ) {
          // 如果 hooks 地址的 shouldCallBeforeModifyPosition 检查通过
          if (key.hooks.shouldCallBeforeModifyPosition()) {
              // 需要 beforeModifyPosition 返回 IHooks.beforeModifyPosition 的 selector
              if (key.hooks.beforeModifyPosition(msg.sender, key, params) != IHooks.beforeModifyPosition.selector) {
                  revert Hooks.InvalidHookResponse();
              }
          }
          // 获取 poolId
          PoolId id = key.toId();
          Pool.FeeAmounts memory feeAmounts;
          // 改变流动池
          (delta, feeAmounts) = pools[id].modifyPosition(
              Pool.ModifyPositionParams({
                  owner: msg.sender,
                  tickLower: params.tickLower,
                  tickUpper: params.tickUpper,
                  liquidityDelta: params.liquidityDelta.toInt128(),
                  tickSpacing: key.tickSpacing
              })
          );
          // 改变帐单
          _accountPoolBalanceDelta(key, delta);
          unchecked {
              // 如果 currency0 的协议手续费大于 0，就增加 currency0 的应计协议费用
              if (feeAmounts.feeForProtocol0 > 0) {
                  protocolFeesAccrued[key.currency0] += feeAmounts.feeForProtocol0;
              }
              // 如果 currency1 的协议手续费大于 0，就增加 currency1 的应计协议费用
              if (feeAmounts.feeForProtocol1 > 0) {
                  protocolFeesAccrued[key.currency1] += feeAmounts.feeForProtocol1;
              }
              // 如果 currency0 的 hook 手续费大于 0，就增加 currency0 的应计 hook 费用
              if (feeAmounts.feeForHook0 > 0) {
                  hookFeesAccrued[address(key.hooks)][key.currency0] += feeAmounts.feeForHook0;
              }
              // 如果 currency1 的 hook 手续费大于 0，就增加 currency1 的应计 hook 费用
              if (feeAmounts.feeForHook1 > 0) {
                  hookFeesAccrued[address(key.hooks)][key.currency1] += feeAmounts.feeForHook1;
              }
          }
          // 如果 hooks 地址的 shouldCallAfterModifyPosition 检查通过
          if (key.hooks.shouldCallAfterModifyPosition()) {
              // 需要 afterModifyPosition 返回 IHooks.afterModifyPosition 的 selector
              if (key.hooks.afterModifyPosition(msg.sender, key, params, delta) != IHooks.afterModifyPosition.selector) {
                  revert Hooks.InvalidHookResponse();
              }
          }
          // 触发 ModifyPosition 事件
          emit ModifyPosition(id, msg.sender, params.tickLower, params.tickUpper, params.liquidityDelta);
      }

    • 总结 函数 modifyPosition 用于添加/删除流动性。

• 内部函数（仅合约内部可以调用）

  • _accountPoolBalanceDelta

    • 代码解析

      function _accountPoolBalanceDelta(
          PoolKey memory key, /* 
          struct PoolKey {
              Currency currency0; // pool 中数值较小的 currency 地址
              Currency currency1; // pool 中数值较大的 currency 地址
              uint24 fee; // 手续费
              int24 tickSpacing; // tick 单位间距
              IHooks hooks; // hooks 地址
          } */
          BalanceDelta delta // 分为 amount0 和 amount1
      ) internal {
          // 增加 amount0 数量的 currency0 帐单
          _accountDelta(key.currency0, delta.amount0());
          // 增加 amount1 数量的 currency1 帐单
          _accountDelta(key.currency1, delta.amount1());
      }

    • 总结 函数 _accountPoolBalanceDelta 用于同时改变 currency0 和 currency1 的账单。

  • _accountDelta

    • 代码解析

      function _accountDelta(
          Currency currency, // currency 地址
          int128 delta // 操作数量
      ) internal {
          // delta 不能为 0
          if (delta == 0) return;
          // 获取 lock 用户地址
          address locker = lockData.getActiveLock();
          // 获取 lock 用户的 currency 帐单数量
          int256 current = currencyDelta[locker][currency];
          // 完账数量
          int256 next = current + delta;
          unchecked {
              if (next == 0) {
                  // 如果完账数量为 0，非零账单数量减一
                  lockData.nonzeroDeltaCount--;
              } else if (current == 0) {
                  // 如果完账数量不为 0，并且帐单数量为 0，非零账单数量加一
                  lockData.nonzeroDeltaCount++;
              }
          }
          // 完账数量记上账单
          currencyDelta[locker][currency] = next;
      }

    • 总结 函数 _accountDelta 用于改变用户账单。

swap 交易

• 公共函数（合约内外部都可以调用）
  • swap
    • 代码解析

      function swap(
          PoolKey memory key, /* 
          struct PoolKey {
              Currency currency0; // pool 中数值较小的 currency 地址
              Currency currency1; // pool 中数值较大的 currency 地址
              uint24 fee; // 手续费
              int24 tickSpacing; // tick 单位间距
              IHooks hooks; // hooks 地址
          } */
          IPoolManager.SwapParams memory params /* 
          struct SwapParams {
              bool zeroForOne; // swap 方向
              int256 amountSpecified; // 指定数量
              uint160 sqrtPriceLimitX96; // 价格限制
          } */
      ) external override noDelegateCall onlyByLocker returns (
          BalanceDelta delta // 
      ) {
          // 如果 hooks 地址的 shouldCallBeforeSwap 检查通过
          if (key.hooks.shouldCallBeforeSwap()) {
              // 需要 beforeSwap 返回 IHooks.beforeSwap 的 selector
              if (key.hooks.beforeSwap(msg.sender, key, params) != IHooks.beforeSwap.selector) {
                  revert Hooks.InvalidHookResponse();
              }
          }
          uint24 totalSwapFee;
          if (key.fee.isDynamicFee()) {
              // 获取动态费用
              totalSwapFee = IDynamicFeeManager(address(key.hooks)).getFee(key);
              // 总费用不能大于 1000000
              if (totalSwapFee >= 1000000) revert FeeTooLarge();
          } else {
              // 获取固定费用
              totalSwapFee = key.fee.getStaticFee();
          }
          uint256 feeForProtocol;
          uint256 feeForHook;
          Pool.SwapState memory state;
          // 获取 poolId
          PoolId id = key.toId();
          // swap 交易
          (delta, feeForProtocol, feeForHook, state) = pools[id].swap(
              Pool.SwapParams({
                  fee: totalSwapFee,
                  tickSpacing: key.tickSpacing,
                  zeroForOne: params.zeroForOne,
                  amountSpecified: params.amountSpecified,
                  sqrtPriceLimitX96: params.sqrtPriceLimitX96
              })
          );
          // 改变帐单
          _accountPoolBalanceDelta(key, delta);
          unchecked {
              // 如果协议手续费大于 0，就增加应计协议费用
              if (feeForProtocol > 0) {
                  protocolFeesAccrued[params.zeroForOne ? key.currency0 : key.currency1] += feeForProtocol;
              }
              // 如果 hook 手续费大于 0，就增加应计 hook 费用
              if (feeForHook > 0) {
                  hookFeesAccrued[address(key.hooks)][params.zeroForOne ? key.currency0 : key.currency1] += feeForHook;
              }
          }
          // 如果 hooks 地址的 shouldCallAfterSwap 检查通过
          if (key.hooks.shouldCallAfterSwap()) {
              // 需要 afterSwap 返回 IHooks.afterSwap 的 selector
              if (key.hooks.afterSwap(msg.sender, key, params, delta) != IHooks.afterSwap.selector) {
                  revert Hooks.InvalidHookResponse();
              }
          }
          // 触发 Swap 事件
          emit Swap(id,msg.sender,delta.amount0(),delta.amount1(),state.sqrtPriceX96,state.liquidity,state.tick,totalSwapFee
          );
      }

    • 总结 函数 swap 用于执行交易。

捐赠

• 公共函数（合约内外部都可以调用）
  • donate
    • 代码解析

      function donate(
          PoolKey memory key, /* 
          struct PoolKey {
              Currency currency0; // pool 中数值较小的 currency 地址
              Currency currency1; // pool 中数值较大的 currency 地址
              uint24 fee; // 手续费
              int24 tickSpacing; // tick 单位间距
              IHooks hooks; // hooks 地址
          } */
          uint256 amount0, // 地址数值较小 currency 的数量
          uint256 amount1 // 地址数值较大 currency 的数量
      ) external override noDelegateCall onlyByLocker returns (
          BalanceDelta delta // 分为 amount0 和 amount1
      ) {
          // 如果 hooks 地址的 shouldCallBeforeDonate 检查通过
          if (key.hooks.shouldCallBeforeDonate()) {
              // 需要 beforeDonate 返回 IHooks.beforeDonate 的 selector
              if (key.hooks.beforeDonate(msg.sender, key, amount0, amount1) != IHooks.beforeDonate.selector) {
                  revert Hooks.InvalidHookResponse();
              }
          }
          // 向资金池捐赠 amount0 和 amount1
          delta = _getPool(key).donate(amount0, amount1);
          // 改变帐单
          _accountPoolBalanceDelta(key, delta);
          // 如果 hooks 地址的 shouldCallAfterDonate 检查通过
          if (key.hooks.shouldCallAfterDonate()) {
              // 需要 afterDonate 返回 IHooks.afterDonate 的 selector
              if (key.hooks.afterDonate(msg.sender, key, amount0, amount1) != IHooks.afterDonate.selector) {
                  revert Hooks.InvalidHookResponse();
              }
          }
      }

    • 总结 函数 donate 用于向流动池捐赠 currency0 和 currency1。

获取 currency

• 公共函数（合约内外部都可以调用）
  • take
    • 代码解析

      function take(
          Currency currency, // currency 地址
          address to, // to 地址
          uint256 amount // 数量
      ) external override noDelegateCall onlyByLocker {
          // 增加 amount 数量的 currency 帐单
          _accountDelta(currency, amount.toInt128());
          // currency 储备数量减少 amount
          reservesOf[currency] -= amount;
          // 向 to 地址发送 amount 数量的 currency
          currency.transfer(to, amount);
      }

    • 总结 函数 take 可以直接向 v4 借 currency。

铸造 ERC1155

• 公共函数（合约内外部都可以调用）
  • mint
    • 代码解析

      function mint(
          Currency currency, // currency 地址
          address to, // to 地址
          uint256 amount // 数量
      ) external override noDelegateCall onlyByLocker {
          // 增加 amount 数量的 currency 帐单
          _accountDelta(currency, amount.toInt128());
          // mint ERC1155
          _mint(to, currency.toId(), amount, "");
      }

    • 总结 函数 mint 可以直接从 v4 铸造 ERC1155。

结清 currency

• 公共函数（合约内外部都可以调用）
  • settle
    • 代码解析

      function settle(
          Currency currency // currency 地址
      ) external payable override noDelegateCall onlyByLocker returns (
          uint256 paid // 回收数量
      ) {
          // 获取 currency 储备数量
          uint256 reservesBefore = reservesOf[currency];
          // 更新 currency 储备数量
          reservesOf[currency] = currency.balanceOfSelf();
          // 获取增加的 currency 储备数量
          paid = reservesOf[currency] - reservesBefore;
          // 减少 paid 数量的 currency 帐单
          _accountDelta(currency, -(paid.toInt128()));
      }

    • 总结 函数 settle 用于向 v4 结清 currency。

结清 ERC1155

• 公共函数（合约内外部都可以调用）

  • onERC1155Received

    • 代码解析

      function onERC1155Received(
          address, address,
          uint256 id, // tokenId
          uint256 value, // 数量
          bytes calldata
      ) external returns (
          bytes4 // IERC1155Receiver.onERC1155Received 的 selector
      ) {
          // 只允许合约回调
          if (msg.sender != address(this)) revert NotPoolManagercurrency();
          // 销毁并修改账单
          _burnAndAccount(CurrencyLibrary.fromId(id), value);
          // 返回 IERC1155Receiver.onERC1155Received 的 selector
          return IERC1155Receiver.onERC1155Received.selector;
      }

    • 总结 函数 onERC1155Received 用于向 v4 结清 ERC1155。

  • onERC1155BatchReceived

    • 代码解析

      function onERC1155BatchReceived(
          address,
          address,
          uint256[] calldata ids, // tokenId 列表
          uint256[] calldata values, // 数量列表
          bytes calldata
      ) external returns (
          bytes4 // IERC1155Receiver.onERC1155Received 的 selector
      ) {
          // 只允许合约回调
          if (msg.sender != address(this)) revert NotPoolManagercurrency();
          unchecked {
              // 批量销毁并修改账单
              for (uint256 i; i < ids.length; i++) {
                  _burnAndAccount(CurrencyLibrary.fromId(ids[i]), values[i]);
              }
          }
          // 返回 IERC1155Receiver.onERC1155Received 的 selector
          return IERC1155Receiver.onERC1155BatchReceived.selector;
      }

    • 总结 函数 onERC1155BatchReceived 用于向 v4 批量结清 ERC1155。

• 内部函数（仅合约内部可以调用）

  • _burnAndAccount
    • 代码解析

      function _burnAndAccount(
          Currency currency, // currency 地址
          uint256 amount // currency 数量
      ) internal {
          // 销毁 amount 数量的 currency
          _burn(address(this), currency.toId(), amount);
          // 减少 amount 数量的 currency 帐单
          _accountDelta(currency, -(amount.toInt128()));
      }

    • 总结 函数 _burnAndAccount 用于燃烧 ERC1155 并改变账单。

设置协议手续费

• 公共函数（合约内外部都可以调用）
  • setProtocolFees
    • 代码解析

      function setProtocolFees(
          PoolKey memory key /* 
          struct PoolKey {
              Currency currency0; // pool 中数值较小的 currency 地址
              Currency currency1; // pool 中数值较大的 currency 地址
              uint24 fee; // 手续费
              int24 tickSpacing; // tick 单位间距
              IHooks hooks; // hooks 地址
          } */
      ) external {
          // 获取协议手续费
          (uint8 newProtocolSwapFee, uint8 newProtocolWithdrawFee) = _fetchProtocolFees(key);
          // 获取 poolId
          PoolId id = key.toId();
          // 设置协议手续费
          pools[id].setProtocolFees(newProtocolSwapFee, newProtocolWithdrawFee);
          // 触发协议手续费更新事件
          emit ProtocolFeeUpdated(id, newProtocolSwapFee, newProtocolWithdrawFee);
      }

    • 总结 函数 setProtocolFees 用于设置协议手续费。

设置 hook 手续费

• 公共函数（合约内外部都可以调用）

  • setHookFees
    • 代码解析

      function setHookFees(
          PoolKey memory key /* 
          struct PoolKey {
              Currency currency0; // pool 中地址数值较小的 currency
              Currency currency1; // pool 中地址数值较大的 currency
              uint24 fee; // 手续费
              int24 tickSpacing; // tick 单位间距
              IHooks hooks; // hooks 地址
          } */
      ) external {
          // 获取 hook 手续费
          (uint8 newHookSwapFee, uint8 newHookWithdrawFee) = _fetchHookFees(key);
          // 获取 poolId
          PoolId id = key.toId();
          // 设置 hook 手续费
          pools[id].setHookFees(newHookSwapFee, newHookWithdrawFee);
          // 触发 hook 手续费更新事件
          emit HookFeeUpdated(id, newHookSwapFee, newHookWithdrawFee);
      }

    • 总结 函数 setHookFees 用于设置 hook 手续费。

  原文发布在 <https://github.com/33357/smartcontract-apps> 这是一个面向中文社区，分析市面上智能合约应用的架构与实现的仓库。欢迎关注开源知识项目！