Solidity知识点集 — 溢出和下溢

Posted 2021-02-14 x-poior

合约安全增强: 溢出和下溢

什么是 溢出 (overflow)?

假设我们有一个 uint8, 只能存储8 bit数据。这意味着我们能存储的最大数字就是二进制 11111111 (或者说十进制的 2^8 - 1 = 255).

来看看下面的代码。最后 number 将会是什么值？

uint8 number = 255;
number++;

在这个例子中，我们导致了溢出 — 虽然我们加了1， 但是number 出乎意料地等于 0了。

下溢(underflow)也类似，如果你从一个等于 0 的 uint8 减去 1, 它将变成 255 (因为 uint 是无符号的，其不能等于负数)。

使用 SafeMath

为了防止这些情况，OpenZeppelin 建立了一个叫做 SafeMath 的 库(library)，默认情况下可以防止这些问题。

一个库 是 Solidity 中一种特殊的合约。其中一个有用的功能是给原始数据类型增加一些方法。

比如，使用 SafeMath 库的时候，我们将使用 using SafeMath for uint256 这样的语法。 SafeMath 库有四个方法 — add， sub， mul， 以及 div。现在我们可以这样来让 uint256 调用这些方法：

using SafeMath for uint256;

uint256 a = 5;
uint256 b = a.add(3); // 5 + 3 = 8
uint256 c = a.mul(2); // 5 * 2 = 10

来看看 SafeMath 的部分代码:

library SafeMath {

  function mul(uint256 a, uint256 b) internal pure returns (uint256) {
    if (a == 0) {
      return 0;
    }
    uint256 c = a * b;
    assert(c / a == b);
    return c;
  }

  function div(uint256 a, uint256 b) internal pure returns (uint256) {
    // assert(b > 0); // Solidity automatically throws when dividing by 0
    uint256 c = a / b;
    // assert(a == b * c + a % b); // There is no case in which this doesn‘t hold
    return c;
  }

  function sub(uint256 a, uint256 b) internal pure returns (uint256) {
    assert(b <= a);
    return a - b;
  }

  function add(uint256 a, uint256 b) internal pure returns (uint256) {
    uint256 c = a + b;
    assert(c >= a);
    return c;
  }
}

首先我们有了 library 关键字, 库允许我们使用 using 关键字，它可以自动把库的所有方法添加给一个数据类型：

using SafeMath for uint;
// 这下我们可以为任何 uint 调用这些方法了
uint test = 2;
test = test.mul(3); // test 等于 6 了
test = test.add(5); // test 等于 11 了

assert 和 require

assert 和 require 相似，若结果为否它就会抛出错误。 assert 和 require 区别在于，require 若失败则会返还给用户剩下的 gas， assert则不会。所以大部分情况下，你写代码的时候会比较喜欢 require，assert 只在代码可能出现严重错误的时候使用，比如 uint 溢出。