0基础学习solidity开发智能合约-初识solidity

Posted 2023-04-08 听见向日葵的微笑

本篇课程开始，我们来学习一下如何使用solidity开发智能合约，由于博主对于solidity的学习，也是自学的，所以一些不足或有纰漏之处还望指出，大家共同进步，本系列课程会分很多节课讲述，从入门到进阶、实战，在课程最后，我们会通过所学知识来搭建几个不同类型的智能合约如Token合约、NFT合约等等，感兴趣的小伙伴加个关注吧。

一、什么是智能合约

这里引用一段摘自网络的话语来解释一下 

智能合约是区块链中四大核心技术之一，这个概念最开始是在1994年，由知名密码学家尼克·萨博提出的，可由于技术以及其他的一些原因一直都没有落地，哪怕到了今天，智能合约已经在互联网中很多的应用，比如自动还款，无人机售货等等，也多是局限在个人和机构之间的智能合约，个人和个人之间的智能合约几乎没有，原因就在于“信任”问题，我们会发现，只要谈起合约，大多数都是陌生人跟陌生人之间有这种需求，而且还跟钱有关系，如果在没有第三方做担保的情况下我们之间做了个约定，我把钱打给你，结果你毁约了，不承认怎么办？所以智能合约一直没办法在个人与个人之间普及，后来随着区块链的出现，人们发现，区块链与智能合约十分的契合，因为区块链的很多特点，比如去中心化，数据的不可篡改等，可以从技术的角度，去解决陌生人之间的信任问题，这才使智能合约大规模的应用成为可能，这一阶段的开始以以太坊的诞生为标志。在区块链的基础上，以太坊应用了智能合约技术。智能合约使得以太坊可以实现更多功能，智能合约是一个非常重要的应用，于是，慢慢的，智能合约就成了区块链的核心技术之一。 

总结来说，智能合约就是一个写好的程序脚本，它会在一个虚拟机上运行，且不受外界的干扰，所以能保证最大化的公平、公正、公开性。

以太坊作为区块链2.0的代表，它的设计理念和底层系统设计，让它逐渐被大众所认可，从现在开始我们就准备在以太坊上进行智能合约的开发（你可能听过bsc、trc、matic 等等区块链，它们都是基于以太坊虚拟机EVM开发的区块链网络，所以在以太坊上编写的智能合约，在这些网络上均可以使用）

二、什么是solidity

solidity是用于实现智能合约的一种面向合约的高级编程语言，solidity受到C++、Python和javascript的影响，被设计为可运行在以太坊虚拟机（EVM）上，所以用户无需担心代码的可移植性和跨平台等问题。solidity是一种静态类型的语言，支持继承、库引用等特性，并且用户可自定义复杂的结构类型。

 三、合约文件

一个简单的合约文件大概如下图所示：

我们来看一段示例代码，里面有一些简单的注释，可以结合着查看

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.17;  //solidity编译版本声明

import "@openzeppelin/contracts/token/ERC20/ERC20.sol";  //第三方文件引入

//合约声明
contract DemoToken is ERC20 
    address owner; //地址变量
    uint256 total = 5000000 * 10**18; //数字变量

    //构造器
    constructor() ERC20("demoToken", "DT") 
        owner = msg.sender;
        _mint(msg.sender, total);
    

    //方法
    function getTotal() public view onlyOwner returns (uint256) 
        return total;
    

    //修饰符
    modifier onlyOwner() 
        require(msg.sender == owner);
        _;
    

• 首先，第一行表示代码许可说明，可选项很多，大家可以自行查询

// SPDX-License-Identifier: MIT

•  第二行声明了我们编译合约代码的solidity版本，其中^表示最低版本为0.8.17，当前该合约也不会被0.9.0以上版本编译

pragma solidity ^0.8.17;  //solidity编译版本声明

• 第三行，我们引入了一个其他合约文件，solidity里允许我们引用其他的合约文件，这个暂时先不展开讲解，后面课程里我们会具体说明，大家先有个印象即可

import "@openzeppelin/contracts/token/ERC20/ERC20.sol";  //第三方文件引入

•  第四行，我们声明了一个合约对象，它是以 contract开头的结构 （is ERC20 表示继承了ERC20合约，后面详细讲解）

contract DemoToken is ERC20 

• 第五、六行，我们定义了两个变量，关于solidity的变量类型，下一章我们会仔细讲解

    address owner; //地址变量
    uint256 total = 5000000 * 10**18; //数字变量

• 然后我们声明了一个结构体，它在合约部署的时候会调用，我们可以在里面写一些初始化逻辑，如变量赋值、方法调用等

constructor() ERC20("demoToken", "DT") 
        owner = msg.sender;
        _mint(msg.sender, total);
    

•  接着，我们声明了一个函数，仔细看它的声明语法有点类似JavaScript，但是后面一些地方却与JavaScript又有一些不同，它多了一些 public、view 等字段（关于这些多出来的字段，后面也会进行详细介绍）

 //方法
    function getTotal() public view onlyOwner returns (uint256) 
        return total;
    

•  最后，我们定义了一个修饰符，它在合约里可以说是有着举足轻重的地位，在这里大家有个印象即可，在后面的课程里都会一一介绍

  //修饰符
    modifier onlyOwner() 
        require(msg.sender == owner);
        _;
    

通过本节课程的学习，我们先是简单了解了智能合约的概念，接着又对一个智能合约的组成部分进行了简单的分析，让我们对智能合约有了一个基本的概念，下一节课，我们将要学习一下solidity里的变量类型有哪些

 

solidity开发以太坊代币智能合约

智能合约开发是以太坊编程的核心之一，而代币是区块链应用的关键环节，下面我们来用solidity语言开发一个代币合约的实例，希望对大家有帮助。

以太坊的应用被称为去中心化应用（DApp），DApp的开发主要包括两大部分：

• 智能合约的开发
• 用户界面的开发

在本文中，我们将介绍智能合约的开发语言solidity。

让我们先从一个非常基础的例子开始，不用担心你现在还一点都不了解，我们将逐步了解到更多的细节。

contract SimpleStorage {
    uint storedData;

    function set(uint x) {
        storedData = x;
    }

    function get() constant returns (uint retVal) {
        return storedData;
    }
}

在Solidity中，一个合约由一组代码（合约的函数）和数据（合约的状态）组成。合约位于以太坊区块链上的一个特殊地址。

uint storedData; 这行代码声明了一个状态变量，变量名为storedData，类型为 uint （256bits无符号整数）。你可以认为它就像数据库里面的一个存储单元，跟管理数据库一样，可以通过调用函数查询和修改它。在以太坊中，通常只有合约的拥有者才能这样做。在这个例子中，函数 set 和 get 分别用于修改和查询变量的值。

跟很多其他语言一样，访问状态变量时，不需要在前面增加 this. 这样的前缀。

这个合约还无法做很多事情（受限于以太坊的基础设施），仅仅是允许任何人储存一个数字。而且世界上任何一个人都可以来存取这个数字，缺少一个（可靠的）方式来保护你发布的数字。任何人都可以调用set方法设置一个不同的数字覆盖你发布的数字。但是你的数字将会留存在区块链的历史上。稍后我们会学习如何增加一个存取限制，使得只有你才能修改这个数字。

编写代币合约

接下来的合约将实现一个形式最简单的加密货币。任何人都可以发送货币给其他人，不需要注册用户名和密码，只要有一对以太坊的公私钥即可。

contract Coin {
//关键字“public”使变量能从合约外部访问。
    address public minter;
    mapping (address => uint) public balances;

//事件让轻客户端能高效的对变化做出反应。
    event Sent(address from, address to, uint amount);

//这个构造函数的代码仅仅只在合约创建的时候被运行。
    function Coin() {
        minter = msg.sender;
    }
    function mint(address receiver, uint amount) {
        if (msg.sender != minter) return;
        balances[receiver] += amount;
    }
    function send(address receiver, uint amount) {
        if (balances[msg.sender] < amount) return;
        balances[msg.sender] -= amount;
        balances[receiver] += amount;
        Sent(msg.sender, receiver, amount);
    }
}

这个合约引入了一些新的概念，让我们来逐个介绍。

address public minter;

这行代码声明了一个可公开访问的状态变量，类型为address。address类型的值大小为160 bits，不支持任何算术操作。适用于存储合约的地址或其他人的公私钥。public关键字会自动为其修饰的状态变量生成访问函数。没有public关键字的变量将无法被其他合约访问。另外只有本合约内的代码才能写入。自动生成的函数如下：

function minter() returns (address) { return minter; }

当然我们自己增加一个这样的访问函数是行不通的。编译器会报错，指出这个函数与一个状态变量重名。

下一行代码创建了一个public的状态变量，但是其类型更加复杂：

mapping (address => uint) public balances;
该类型将一些address映射到无符号整数。mapping可以被认为是一个哈希表，每一个可能的key对应的value被虚拟的初始化为全0.这个类比不是很严谨，对于一个mapping，无法获取一个包含其所有key或者value的链表。所以我们得自己记着添加了哪些东西到mapping中。更好的方式是维护一个这样的链表，或者使用其他更高级的数据类型。或者只在不受这个缺陷影响的场景中使用mapping，就像这个例子。在这个例子中由public关键字生成的访问函数将会更加复杂，其代码大致如下：

function balances(address _account) returns (uint balance) {
    return balances[_account];
}

我们可以很方便的通过这个函数查询某个特定账号的余额。

event Sent(address from, address to, uint value); 

这行代码声明了一个“事件”。由send函数的最后一行代码触发。客户端（服务端应用也适用）可以以很低的开销来监听这些由区块链触发的事件。事件触发时，监听者会同时接收到from，to，value这些参数值，可以方便的用于跟踪交易。为了监听这个事件，你可以使用如下代码：

Coin.Sent().watch({}, ‘‘, function(error, result) {
    if (!error) {
        console.log("Coin transfer: " + result.args.amount +
            " coins were sent from " + result.args.from +
            " to " + result.args.to + ".");
        console.log("Balances now:\n" +
            "Sender: " + Coin.balances.call(result.args.from) +
            "Receiver: " + Coin.balances.call(result.args.to));
    }
}

注意在客户端中是如何调用自动生成的 balances 函数的。

这里有个比较特殊的函数 Coin。它是一个构造函数，会在合约创建的时候运行，之后就无法被调用。它会永久得存储合约创建者的地址。msg（以及tx和block）是一个神奇的全局变量，它包含了一些可以被合约代码访问的属于区块链的属性。msg.sender 总是存放着当前函数的外部调用者的地址。

最后，真正被用户或者其他合约调用，用来完成本合约功能的函数是mint和send。如果合约创建者之外的其他人调用mint，什么都不会发生。而send可以被任何人（拥有一定数量的代币）调用，发送一些币给其他人。注意，当你通过该合约发送一些代币到某个地址，在区块链浏览器中查询该地址将什么也看不到。因为发送代币导致的余额变化只存储在该代币合约的数据存储中。通过事件我们可以很容易创建一个可以追踪你的新币交易和余额的“区块链浏览器”。