[区块链]区块链开发之Solidity编程基础（一）

概要

由ETH为代表的第二代区块链技术，相比于第一代区块链技术而言，最大的特点就是智能合约的出现，让去中心化应用成为了可能。ETH节点为智能合约提供运行环境：EVM（Ethereum Virtual Machine）以太坊虚拟机。EVM是一个动态运行沙盒，可以将以太坊上所有的智能合约和周围环境全部隔离。因此，EVM上运行的智能合约无法访问网络、文件系统或者在EVM上运行的其他进程。

Solidity是一个基于合约高级编程语言，它是静态类型语言，支持继承、库和复杂的用户定义两类型等功能。它可以被编译成EVM的汇编语言，从而被链上的节点所执行。其他语言还有Serpent、Vyper和LLL，同样可被编程成EVM的汇编语言从而在其节点上运行。

solidity的IDE环境可使用：Remix

sol文件结构

编译开发

pragma关键字沿用c、c++编译指令概念。

pragma solidity ^0.4.0;

以上指令表明编译器版本需要高于0.4.0才可编译。

pragma solidity >= 0.4.22 < 0.6.0;

可以使用更复杂的规则来指定编译器的版本，表达式遵循 npm 版本语义。

引入其他文件

1、全局引入：

import "filename";

2、自定义命名空间
此语句将从 “filename” 中导入所有的全局符号到当前全局作用域中（不同于 ES6，Solidity 是向后兼容的）。

import * as symbolName from "filename";

…创建一个新的全局符号 symbolName，其成员均来自 “filename” 中全局符号。

另一种语法不属于 ES6，但或许更简便：

import "filename" as symbolName;

3、多包引入

import {symbol1 as alias, symbol2} from "filename";

创建新的全局符号 alias 和 symbol2，分别从 “filename” 引用 symbol1 和 symbol2 。

4、路径
上文中的 filename 总是会按路径来处理，以 /作为目录分割符、以 . 标示当前目录、以 ..表示父目录。 当 . 或 .. 后面跟随的字符是 / 时，它们才能被当做当前目录或父目录。 只有路径以当前目录 . 或父目录 .. 开头时，才能被视为相对路径。

用 import "./x" as x; 语句导入当前源文件同目录下的文件 x 。 如果用 import "x" as x; 代替，可能会引入不同的文件（在全局 include directory 中）。

Remix 提供一个为 github 源代码平台的自动重映射，它将通过网络自动获取文件： 比如，你可以使用 import "github.com/ethereum/dapp-bin/library/iterable_mapping.sol" as it_mapping; 导入一个 map 迭代器。

关于编译器的路径配置可以根据自己的编译器进行查找

注释

代码注释

// 这是一个单行注释。

/*
这是一个
多行注释。
*/

文档注释

pragma solidity ^0.4.0;

/** @title 形状计算器。 */
contract shapeCalculator {
    /** @dev 求矩形表明面积与周长。
    * @param w 矩形宽度。
    * @param h 矩形高度。
    * @return s 求得表面积。
    * @return p 求得周长。
    */
    function rectangle(uint w, uint h) returns (uint s, uint p) {
        s = w * h;
        p = 2 * (w + h);
    }
}

合约

在 Solidity 中，合约类似于面向对象编程语言中的类。 每个合约中可以包含 状态变量、 函数、 函数修饰器、事件、 结构类型、 和 枚举类型 的声明，且合约可以从其他合约继承。

采用关键字 contract声明

pragma solidity ^0.4.0;

contract ContractExample{
   
}

状态变量

状态变量是永久地存储在合约存储中的值，在合约里声明而不属于任何函数的都是状态变量。

pragma solidity ^0.4.0;

contract SimpleStorage {
    uint storedData; // 状态变量
    // ...
}

类型

Solidity 是一种静态类型语言，这意味着每个变量（状态变量和局部变量）都需要在编译时指定变量的类型（或至少可以推导出变量类型 – 类型退到）。 Solidity 提供了几种基本类型，可以用来组合出复杂类型。

值类型

以下类型也称为值类型，因为这些类型的变量将始终按值来传递。 也就是说，当这些变量被用作函数参数或者用在赋值语句中时，总会进行值拷贝。

1、 布尔类型
bool ：可能的取值为字面常数值 true 和 false 。

运算符：

! （逻辑非）
&& （逻辑与， “and” ）
|| （逻辑或， “or” ）
== （等于）
!= （不等于）
运算符 || 和 && 都遵循同样的短路（ short-circuiting ）规则。就是说在表达式 f(x) || g(y) 中， 如果 f(x) 的值为 true ，那么 g(y) 就不会被执行，即使会出现一些副作用。

2、整型
int / uint ：分别表示有符号和无符号的不同位数的整型变量。 支持关键字 uint8 到 uint256 （无符号，从 8 位到 256 位）以及 int8 到 int256，以 8 位为步长递增。 uint 和 int 分别是 uint256 和 int256 的别名。

运算符：

比较运算符： <= ， < ， == ， != ， >= ， > （返回布尔值）
位运算符： & ， | ， ^ （异或）， ~ （位取反）
算数运算符： + ， - ， 一元运算 - ， 一元运算 + ， * ， / ， % （取余） ， ** （幂）， << （左移位） ， >> （右移位）
除法总是会截断的（仅被编译为 EVM 中的 DIV 操作码）， 但如果操作数都是 字面常数（literals） （或者字面常数表达式），则不会截断。

除以零或者模零运算都会引发运行时异常。

移位运算的结果取决于运算符左边的类型。
表达式 x << y 与 x * 2**y 是等价的， x >> y 与 x / 2**y 是等价的。这意味对一个负数进行移位会导致其符号消失。 按负数位移动会引发运行时异常。

3、地址

address：地址类型存储一个 20 字节的值（以太坊地址的大小）。 地址类型也有成员变量，并作为所有合约的基础。

运算符：<=， <， ==， !=， >= 和 >

ps：
从 0.5.0 版本开始，合约不会从地址类型派生，但仍然可以显式地转换成地址类型。

关于地址类型相关内容，在后文介绍

4、定长字节数组
关键字有：bytes1， bytes2， bytes3， ...， bytes32。byte 是 bytes1 的别名。

可以通过16进制字面量或者数字字面量来设定bytesi：
bytes1 aa = 0x30; //16进制字面量
bytes2 bb = 10; //数字字面量

也可通过字符来设定bytesi：
bytes1 dd = ‘a’;

运算符：

比较运算符：<=， <， ==， !=， >=， > （返回布尔型）
位运算符： &， |， ^ （按位异或）， ~ （按位取反）， << （左移位）， >> （右移位）
索引访问：如果 x 是 bytesI 类型，那么 x[k] （其中 0 <= k < I）返回第 k 个字节（只读）。
该类型可以和作为右操作数的任何整数类型进行移位运算（但返回结果的类型和左操作数类型相同），右操作数表示需要移动的位数。 进行负数位移运算会引发运行时异常。

成员变量：
.length 表示这个字节数组的长度（只读）.

5、有理数和整型字面量

• 整数字面量：1,10，-1，-100
• 字符字面量：“test”、‘test’，双引号或者单引号都可以
• 地址字面量：0xdCad3a6d3569DF655070DEd06cb7A1b2Ccd1D3AF
• 16进制字面量，以0x为前缀：0x9aaa
• 数字字面量：7.5,0.2

整数字面常数由范围在 0-9 的一串数字组成，表现成十进制。 例如，69 表示数字 69。 Solidity 中是没有八进制的，因此前置 0 是无效的。

十进制小数字面常数带有一个 .，至少在其一边会有一个数字。 比如：1.，.1，和 1.3。

科学符号也是支持的，尽管指数必须是整数，但底数可以是小数。 比如：2e10， -2e10， 2e-10， 2.5e1。

数值字面常数表达式本身支持任意精度，除非它们被转换成了非字面常数类型（也就是说，当它们出现在非字面常数表达式中时就会发生转换）。 这意味着在数值常量表达式中, 计算不会溢出而除法也不会截断。

例如， (2800 + 1) - 2800 的结果是字面常数 1 （属于 uint8 类型），尽管计算的中间结果已经超过了 以太坊虚拟机Ethereum Virtual Machine(EVM) 的机器字长度。 此外， .5 * 8 的结果是整型 4 （尽管有非整型参与了计算）。

只要操作数是整型，任意整型支持的运算符都可以被运用在数值字面常数表达式中。 如果两个中的任一个数是小数，则不允许进行位运算。如果指数是小数的话，也不支持幂运算（因为这样可能会得到一个无理数）。

6、枚举类型

pragma solidity ^0.4.0;

contract test {
    enum ActionChoices { GoLeft, GoRight, GoStraight, SitStill }
    ActionChoices choice;
    ActionChoices constant defaultChoice = ActionChoices.GoStraight;

    function setGoStraight() public {
        choice = ActionChoices.GoStraight;
    }

    // 由于枚举类型不属于 |ABI| 的一部分，因此对于所有来自 Solidity 外部的调用，
    // "getChoice" 的签名会自动被改成 "getChoice() returns (uint8)"。
    // 整数类型的大小已经足够存储所有枚举类型的值，随着值的个数增加，
    // 可以逐渐使用 `uint16` 或更大的整数类型。
    function getChoice() public view returns (ActionChoices) {
        return choice;
    }

    function getDefaultChoice() public pure returns (uint) {
        return uint(defaultChoice);
    }
}

7、函数类型

函数类型是一种表示函数的类型。

• 可以将一个函数赋值给另一个函数类型的变量
• 也可以将一个函数作为参数进行传递
• 还能在函数调用中返回函数类型变量。

函数类型有两类：- 内部（internal） 函数和 外部（external） 函数：

• 内部函数

只能在当前合约内被调用（更具体来说，在当前代码块内，包括内部库函数和继承的函数中），因为它们不能在当前合约上下文的外部被执行。 调用一个内部函数是通过跳转到它的入口标签来实现的，就像在当前合约的内部调用一个函数。

• 外部函数

由一个地址和一个函数签名组成，可以通过外部函数调用传递或者返回。

函数类型表示成如下的形式

function (<parameter types>) {internal(默认)|external} [pure|constant|view|payable] [returns (<return types>)]

如果没有返回结果，则必须省略return关键字