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[译]在Solidity中如何优化Gas第一部分:变量

  • 译文出自:登链翻译计划
  • 译者:DIFENG
  • 校对: Tiny熊

本文基于Solidity 0.5.8版本

Gas优化是开发以太坊智能合约所面临的一个独特挑战。要想成功,我们需要学习solidity如何在幕后处理变量和函数。

因此我们将Gas优化分为两部分

在第一部分中,我们通过学习如何权衡变量打包和数据类型。

在第二部分中,我们通过学习可见性、减少执行和减少字节码来优化Gas。

我们所介绍的一些技术将可能违反众所周知的代码模式。在优化之前,我们应该始终考虑可能产生的技术债务和维护成本。

优化变量

变量打包

Solidity合约用连续32字节的插槽来储存。当我们在一个插槽中放置多个变量,它被称为变量打包。

变量打包就像俄罗斯方块游戏。如果我们试图打包的变量超过当前槽的32字节限制,它将被存储在一个新的插槽中。我们必须找出哪些变量最适合放在一起,以最小化浪费的空间。

因为使用每个插槽都需要消耗Gas,变量打包通过减少合约要求插槽数量,帮助我们优化Gas的使用。

我们来看个例子

uint128 a;
uint256 b;
uint128 c;

这些变量无法打包。如果ba打包在一起,那么就会超过32字节的限制,所以会被放在新的一个储存插槽中。cb打包也如此。

uint128 a;
uint128 c;
uint256 b;

这些变量是可以被打包的。因为ca打包之后不会超过32字节,他们可以被存放在一个插槽中。

在选择数据类型时,留心变量打包,如果刚好可以与其他变量打包放入一个储存插槽中,那么使用一个小数据类型是不错的。如果uint128不能被打包,那么选择uint256

数据位置

变量打包只发生在存储中,内存或者调用数据是不会打包的。打包函数参数或者本地变量对节省空间是没有帮助的。

引用数据类型

结构和数组经常会被放在一个新的储存插槽中。但是他们的内部数据是可以正常打包的。一个uint8数组会比uint256数组占用更小的空间。

在初始化结构时,分开赋值比一次性赋值会更有效。分开赋值使得优化器一次性更新所有变量。

初始化结构如下:

Point storage p = Point()
p.x = 0;
p.y = 0;

而非如下:

Point storage p = Point(0, 0);

继承

当你扩展一个合约时,在子合约中的变量可以同父合约中的变量一起打包。

变量的顺序是由C3 linearization决定的。大部分的情况下,你只要知道子合约变量都在父合约变量之后。

数据类型

在选择数据类型以优化Gas时,我们必须权衡利弊。相同的数据类型在不同的情况会也会有便宜或昂贵之分。

内存和存储

在内存中进行运行或者调用数据(同内存中运行一样),都是比存储便宜的。

减少存储操作的一种常见方法是在分配给存储变量之前,对本地内存变量其进行操作。

我们经常看到这样的循环:

uint256 return = 5; // assume 2 decimal places
uint256 totalReturn;
function updateTotalReturn(uint256 timesteps) external {
    uint256 r = totalReturn || 1;
    
    for (uint256 i = 0; i < timesteps; i++) {
        r = r * return;
    }
    totalReturn = r;
}

calculateReturn函数中,我们使用本地内存变量r用来存放中间变量,在最后将给过赋值给totalReturn

固定和动态

固定大小的数组变量一般比变长数组变量便宜

如果我们知道一个数组有多少元素,我们优先采用固定大小的方式:

uint256[12] monthlyTransfers;

同样的道理也适用于字符型,一个string或者bytes变量是变长的。如果一个字符很短,我们可以使用byte32

如果我们必须需要一个动态数组,最好将函数设计成加,而不是减的。消耗固定的Gas,而截断数组消耗Gas线性增长。

映射和数组

大多数的情况下,使用映射会优于数组。

但是,如果是使用较小的数据类型,数组是一个不错的选择。数组元素会像其他存储变量被打包,节省的存储空间可能会弥补更昂贵数组操作。这个方法在处理大型数组时很有用。

其他方式

在处理变量时,还有一些其他技术可以帮助我们优化Gas成本。

初始化

在Solidity中,每个变量的赋值都要消耗Gas。在初始化变量时,我们经常会设置永远不会使用的默认值。

uint256 value; is cheaper than uint256 value = 0;.uint256 value;uint256 value = 0;更便宜。

Require字符串

如果你在require中增加语句,你可以通过限制字符串长度为32字节来降低Gas消耗。

不打包变量

以太坊虚拟机一次处理32字节,变量大小小于32字节的会被转化。如果你打包变量没有节省Gas,那么直接使用uint256会更便宜。

删除

当我们删除变量时,以太坊会给我们退款。它的目的是为了鼓励节约区块链上的空间,我们用它来减少交易的Gas成本。

删除一个变量可以退15,000起,最高可达交易消耗Gas的一半。使用“delete”关键字进行删除相当于为数据类型分配初始值,比如为整数分配“0”。

储存在事件中

那些不需要在链上被访问的数据可以存放在事件中来达到节省Gas的目的。

虽然可以这个操作,但不推荐使用——事件并不是用于数据存储。如果我们需要的数据存储在很久以前发出的事件中,由于需要搜索的块数量太多,获取这个数据可能会非常耗时。


本翻译由 Cell Network 赞助支持。

原文链接:https://medium.com/coinmonks/gas-optimization-in-solidity-part-i-variables-9d5775e43dde

作者:Will Shahda


本文分享自微信公众号 - 深入浅出区块链技术(blockchaincore),作者:DIFENG

原文出处及转载信息见文内详细说明,如有侵权,请联系 yunjia_community@tencent.com 删除。

原始发表时间:2020-09-25

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