北大肖臻老师《区块链技术与应用》系列课程学习笔记[21]以太坊-智能合约-1

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一、什么是智能合约

二、智能合约的代码结构

1.Solidity语言

2.bid函数

3.fallback()函数

二、外部账户如何调用智能合约

三、一个合约如何调用另一个合约中的函数

1.直接调用

2.使用address类型的call()函数

3.代理调用 delegatecall()

智能合约是以太坊的精髓，也是以太坊和比特币一个最大的区别。

一、什么是智能合约

1.智能合约的本质是运行在区块链上的一段代码，代码的逻辑定义了智能合约的内容。
2.智能合约的账户保存了合约当前的运行状态
（1）balance：当前余额；
（2）nonce：交易次数；
（3）code：合约代码；
（4）storage:存储，数据结构一是一颗MPT；
3.Solidity是智能合约最常用的语言，语法上与JavaScript很接近。

二、智能合约的代码结构

pragma solidity ^0.4.21;
contract SimpleAuction {
    address public beneficiary;//拍卖受益人
    uint public  auctionEnd;//结束时间
    address public highestBidder;//当前的最高出价人
    mapping( address => uint) bids;//所有竞拍者的出价
    address[] bidders;//所有竞拍者

    //需要记录的事件
    event HighestBidIncreased(address bidder,uint amount);
    event -Pay2Beneficiary( address - winner , uint amount);

    //以受益者地址 `_beneficiary` 的名义，
    //创建一个简单的拍卖，拍卖时间为 `_biddingTime` 秒。
    constructor(uint _biddingTime,address _beneficiary
        )public {
        beneficiary = _beneficiary;
        auctionEnd = now + biddingTime;
    }

    //对拍卖进行出价，随交易一起发送的ether与之前已经发送的ether的和为本次出价。
    function bid() public payable {…
    }

    //使用withdraw模式
    //由投标者自己取回出价，返回是否成功
    function withdraw() public returns (bool) {…
    }

    //结束拍卖，把最高的出价发送给受益人
    function pay2Beneficiary() public returns (bool) {…
    }
}

1.Solidity语言

Solidity是面向对象的编程语言，这里的contract类似于C++当中的类（class），定义了很多状态变量。Solidity是强类型语言，大部分跟普通的编程语言（如C++等）比较接近，如：uint，即unsigned int（无符号整数）。address类型是Solidity语言所特有的。

上述代码段中的event事件，是用来记录日志的。第一个事件是HighestBidIncreased，拍卖的最高出价增加了，代码中是一个网上拍卖的例子，记录一下最新高价的参数（address bidder），金额是amount；第二个事件是Pay2Beneficiary，参数是赢得拍卖的人的地址及最后出价amount。

Solidity语言跟其他普通编程语言相比，有一些特别之处。如：mapping，mapping是一个哈希表，保存了从地址到unit的一个映射。Solidity语言中哈希表不支持遍历，如果想遍历哈希表里的所有元素，需要想办法记录哈希表中有哪些元素，用bidders数组记录下来，Solidity语言中的数组可以是固定长度的，也可以是动态改变长度的。上述代码是一个动态改变长度的数组，如果要在数组里增加一个元素，就用push操作，即bidders.push(bidder)：新增加一个出价人在数组的末尾；想知道这个数组有多少个元素，可以用bidders.length；如果是固定长度的数组，就要写明数组的长度，比如address[1024]，这个就是长度为1024的数组。

Solidity语言中定义构造函数有两种方法，构造函数只能有一个。一种方法就是像c++构造函数一样，定一个与contract同名的函数，这个函数可以有参数，但是不能有返回值。实际上新版本Solidity语言更推荐用这里使用的方法：用一个constructor来定义一个构造函数，这个构造函数只有在合约创建的时候会被调用一次。

最后是三个成员函数，三个函数都是public，说明其他账户可以调用这些函数，bid这个函数，这里标志有一个payable，这个后面会解释是什么意思。

北大肖臻老师《区块链技术与应用》系列课程学习笔记[21]以太坊-智能合约-1 — 图1-1

2.bid函数

在bid函数中，有一个payable（另外两个函数都没有），以太坊中规定如果这个合约账户要能接收外部转账的话，那么必须标注成payable，这个例子中bid函数是什么意思？这是网上拍卖的合约，bid函数是用来进行竞拍出价的。比如说你要参与拍卖，你说你出100个以太币，那么就调用合约当中的bid函数，所以拍卖规则是，调用bid函数时要把拍卖的出价100个以太币也发送过去，存储到这个合约里，锁定到拍卖结束。避免有人凭空出价，说出1万个以太币，实际上你没那么多钱，所以要拍卖的时候，要把你发的价钱放到合约里锁定起来，所以bid函数要有能够接收外部转账的能力，所以才标注一个payable。withdraw函数就没有payable，withdraw就是拍卖结束了，出价最高的那个人赢得了拍卖，其他人没有拍到想要的东西，可以调用withdraw把自己当初出的价钱，就是原来bid的时候锁定在智能合约里的以太币再取回来，因为这个的目的不是为了真的转账，不是要把钱转给智能合约，而仅仅是调用withdraw函数把当初锁定在智能合约里的那一部分钱取回来，所以没必要弄payable。图2-1中的交易就属于不需要payable。

3.fallback()函数

function()public [payable]{
……
}

这个函数既没有参数也没有返回值，而且也没有函数名，是个匿名函数，fallback这个关键字也没有出现在这个函数名里。调用这个合约的时候，A调用B这个合约，然后要在转账交易的data域说明你调用的是B当中的哪个函数。如果A给合约B转账了一笔钱，没有说明调用的是哪个函数，data域是空的，那么这个时候就是调用这个fallback()函数，没有别的函数可调了，就调他。还有一种情况是要调的函数不存在，在那个data域里，你说要调这个函数，而实际这个合约当中没有这个函数，那也是调用这个fallback()函数，这就是为什么这个函数没有参数也没有返回值，因为他没法提供参数。

对于fallback()函数来说，也可能需要标注payable关键字，如果fallback()函数需要有接收转账的能力的话，也需要写成是payable，一般情况下，都是写上payable的，如果合约账户没有任何函数标识为payable，包括fallback()函数也没有标识成payable，那么这个合约没有任何能力接受外部的转账。就是如果这个合约没有fallback()函数或者是有fallback()函数但是没有写payable，那么其他人往这个合约里转一笔钱，别的都不说，data域是空的就会引发异常。

fallback()函数和payable都是在合约定义的时候写的，我给你转账时候不用写payable，也不用写fallback()，如果转账的时候，别的什么都不写，没有调用任何一个函数，那么就自动调用这个fallback()函数。

fallback()函数不是必须定义的，一个合约可以没有fallback()函数，如果没有fallback()函数的话，出现前面说的几种情况，就会抛出异常。比如给一个合约转账，没有说调哪个函数，那个合约也没有定义fallback()函数，那么这个转账就是错误的，就会引发错误处理。另外只有合约账户才有这些东西，外部账户跟这个都没有关系，外部账户都没有代码。

另外，转账金额可以是0，但汽油费是要给的，这是两码事，转账金额是给收款人的，汽油费是给发布这个区块的矿工的，如果汽油费不给的话，矿工不会把你这个交易打包发布到区块链。

二、外部账户如何调用智能合约

调用智能合约其实跟转账是类似的。如A发起一个交易转账给B，如果B是一个普通的账户，那么这就是一个普通的转账交易，与比特币当中的转账交易是一样的。如果B是一个合约账户的话，那么这个转账实际上是发起一次对B这个合约的调用，那么具体是调用合约中的哪个函数，是在数据域data域中说明的，如图2-1所示。

三、一个合约如何调用另一个合约中的函数

1.直接调用

contract A {
    event LogCallFoo(string str);
    function foo(string str) returns (uint){
        emit LogCallFoo( str) ;
        return 123;
    }
}

contract B {
    uint ua;
    function cal1AFooDirectly(address addr) public{
        Aa = A(addr) ;
        ua = a.foo("call foo directly");
    }
}

有A，B两个合约，A这个合约就只是写成log，event定义事件LogCallFoo，emit LogCallFoo()：用emit这个操作来调用这个事件，作用就是写一个log，对于程序的运行逻辑是没有影响的。在B合约中，函数参数是一个地址（A合约的地址），然后把这个地址转换成A这个合约的一个实例，然后调用其中的foo这个函数。

以太坊中规定一个交易只有外部账户才能够发起，合约账户不能自己主动发起一个交易。这个例子当中需要有一个外部账户调用了合约B当中的这个callAFooDirectly函数，然后这个函数再调用合约A当中的foo函数。

2.使用address类型的call()函数

contract c {
    function callAFooByCall(address addr) public returns (bool){
        bytes4 funcsig = bytes4(keccak256("foo(string)"));
        if ( addr.call(funcsig,"call foo by func call"))
            return true;
        return false;
    }
}

funcsing：要调用函数的签名，然后后面跟的是调用的参数。该方法与直接调用方法相比，区别是对于错误处理的不同：直接调用方法，如果调用的合约在执行过程中出现错误，那么会导致发起调用的合约也跟着一起回滚，如果在直接调用方法中A在执行过程出现异常，B这个合约也跟着一起出错。而address.call()这种形式，如果在调用过程中，被调用的合约抛出异常，那么这个call函数会返回false，表明这个调用是失败的，但发起调用的这个函数不会抛出异常，可以继续执行。