Як реалізувати стратегії оптимізації Solidity Gas – Cryptopolitan

Оптимізація газу Solidity має вирішальне значення для розробки інноваційних контрактів на блокчейні Ethereum. Газ відноситься до обчислювальних зусиль, необхідних для виконання операцій у розумному контракті. Оскільки газ безпосередньо перетворюється на комісію за транзакції, оптимізація використання газу має важливе значення для мінімізації витрат і підвищення загальної ефективності смарт-контрактів.

У цьому контексті Solidity, мова програмування, яка використовується для смарт-контрактів Ethereum, пропонує різні методи та найкращі практики для оптимізації газу. Ці методи передбачають ретельний розгляд дизайну контракту, зберігання даних і виконання коду для зменшення споживання газу.

Впроваджуючи стратегії оптимізації газу, розробники можуть значно підвищити продуктивність і економічну ефективність своїх розумних контрактів. Це може передбачати використання відповідних типів даних і структур зберігання, уникнення непотрібних обчислень, використання шаблонів проектування контрактів і використання вбудованих функцій, спеціально розроблених для оптимізації газу.

Що таке твердість?

Solidity — це об’єктно-орієнтована мова програмування, розроблена спеціально для створення смарт-контрактів на різних блокчейн-платформах, головною метою якої є Ethereum. Його розробили Крістіан Райтвіснер, Алекс Берегсазі та колишні учасники ядра Ethereum. Програми Solidity виконуються на віртуальній машині Ethereum (EVM).

Одним із популярних інструментів для роботи з Solidity є Remix, інтегроване середовище розробки (IDE) на основі веб-браузера, яке дозволяє розробникам писати, розгортати та запускати смарт-контракти Solidity. Remix забезпечує зручний інтерфейс і потужні функції для тестування та налагодження коду Solidity.

Контракт Solidity поєднує код (функції) і дані (стан), що зберігаються за певною адресою в блокчейні Ethereum. Це дозволяє розробникам створювати механізми для різних додатків, включаючи системи голосування, платформи краудфандингу, сліпі аукціони, гаманці з кількома підписами тощо.

На синтаксис і функції Solidity впливають такі популярні мови програмування, як JavaScript і C++, що робить його відносно доступним для розробників із попереднім досвідом програмування. Його здатність запроваджувати правила та виконувати дії автономно, не покладаючись на посередників, робить Solidity потужною мовою для створення децентралізованих програм (DApps) на платформах блокчейн.

Що таке газ і оптимізація газу в Solidity?

Газ є фундаментальною концепцією в Ethereum, яка служить одиницею вимірювання обчислювальних зусиль, необхідних для виконання операцій у мережі. Кожен процес у смарт-контракті Solidity споживає певну кількість газу, а загальна кількість спожитого газу визначає комісію за транзакцію, яку сплачує ініціатор контракту. Оптимізація газу Solidity передбачає методи зменшення споживання газу кодом смарт-контракту, що робить його більш рентабельним у виконанні.

Оптимізуючи використання газу, розробники можуть мінімізувати комісію за транзакції, покращити виконання контрактів і зробити свої програми ефективнішими. Методи оптимізації газу в Solidity зосереджені на зниженні обчислювальної складності, усуненні зайвих операцій і оптимізації зберігання даних. Використання структур даних з ефективним споживанням газу, уникнення непотрібних обчислень та оптимізація циклів і ітерацій – це деякі стратегії зменшення споживання газу.

Крім того, мінімізація зовнішніх звернень до інших контрактів, використання шаблонів Solidity з ефективним використанням газу, таких як функції без збереження стану, а також інструменти вимірювання газу та профілювання дозволяють розробникам оптимізувати кращий газ.

Важливо враховувати фактори мережі та платформи, що впливають на витрати на газ, такі як перевантаження та оновлення платформи, щоб відповідним чином адаптувати стратегії оптимізації газу.

Оптимізація твердості газу – це повторюваний процес, який вимагає ретельного аналізу, тестування та вдосконалення. Використовуючи ці методи та найкращі практики, розробники можуть зробити свої смарт-контракти Solidity більш економічно життєздатними, підвищуючи загальну ефективність і економічність своїх додатків у мережі Ethereum.

Що таке комісія за криптовалютний газ?

Комісії за криптогаз — це комісії за транзакції, характерні для інтелектуальних контрактних блокчейнів, причому Ethereum є піонерською платформою для впровадження цієї концепції. Однак сьогодні багато інших блокчейнів рівня 1, такі як Solana, Avalanche і Polkadot, також запровадили плату за газ. Користувачі сплачують ці збори, щоб компенсувати валідаторам за захист мережі.

Перед підтвердженням транзакцій під час взаємодії з цими блокчейн-мережами користувачам надається приблизна вартість газу. На відміну від стандартних комісій за транзакції, комісії за газ сплачуються за допомогою рідної криптовалюти відповідного блокчейну. Наприклад, комісії за газ Ethereum розраховуються в ETH, тоді як блокчейн Solana вимагає використання токенів SOL для оплати транзакцій.

Незалежно від того, надсилають ETH другові, карбують NFT або використовують такі сервіси DeFi, як децентралізовані біржі, користувачі несуть відповідальність за сплату відповідних зборів за газ. Ці комісії відображають обчислювальні зусилля, необхідні для виконання бажаної операції в блокчейні, і вони безпосередньо сприяють стимулюванню валідаторів для їхньої участі в мережі та заходів безпеки.

Методи оптимізації твердості газу

Методи оптимізації газу Solidity спрямовані на зменшення споживання газу інтелектуальним контрактним кодом, написаним на мові програмування Solidity.

Застосовуючи ці методи, розробники можуть мінімізувати транзакційні витрати, покращити виконання контракту та зробити свої програми ефективнішими. Ось кілька поширених методів оптимізації газу в Solidity:

У більшості випадків відображення дешевше, ніж масиви

Solidity забезпечує захоплюючу динаміку між відображеннями та масивами щодо оптимізації газу. У віртуальній машині Ethereum (EVM) зіставлення, як правило, дешевше, ніж масиви. Це пов’язано з тим, що колекції зберігаються як окремі виділення в пам’яті, тоді як відображення зберігаються ефективніше.

Масиви в Solidity можна упаковувати, дозволяючи групувати менші елементи, як-от uint8, для оптимізації зберігання. Однак зіставлення не можна завантажити. Незважаючи на те, що колекції потенційно вимагають більше газу для таких операцій, як пошук довжини або розбір усіх елементів, вони забезпечують більшу гнучкість у конкретних сценаріях.

У випадках, коли вам потрібно отримати доступ до довжини колекції або перебрати всі елементи, перевагу можна надати масивам, навіть якщо вони споживають більше газу. І навпаки, зіставлення чудово підходить у сценаріях, де потрібен прямий пошук ключ-значення, оскільки забезпечує ефективне зберігання та пошук.

Розуміння газової динаміки між відображеннями та масивами в Solidity дозволяє розробникам приймати обґрунтовані рішення під час розробки контрактів, збалансовуючи оптимізацію газу з конкретними вимогами їх сценарію використання.

Упакуйте свої змінні

В Ethereum вартість газу для використання сховища розраховується на основі кількості використовуваних слотів для зберігання. Кожен слот пам’яті має розмір 256 біт, а компілятор і оптимізатор Solidity автоматично обробляють упаковку змінних у ці слоти. Це означає, що ви можете упакувати кілька змінних в один слот для зберігання, оптимізуючи використання сховища та зменшивши витрати на газ.

Щоб скористатися перевагами упаковки, ви повинні послідовно оголосити упаковувані змінні у своєму коді Solidity. Компілятор і оптимізатор автоматично оброблятимуть розташування цих змінних у слотах для зберігання, забезпечуючи ефективне використання простору.

Упаковуючи змінні разом, ви можете мінімізувати кількість використовуваних слотів для зберігання, що призведе до зниження витрат на газ для операцій зберігання у ваших смарт-контрактах.

Розуміння концепції упаковки та її ефективне використання може значно вплинути на ефективність газу вашого коду Solidity. Завдяки максимальному використанню слотів для зберігання та мінімізації витрат на газ для операцій зберігання ви можете оптимізувати продуктивність і економічну ефективність своїх смарт-контрактів Ethereum.

Зменшіть зовнішні дзвінки

У Solidity виклик зовнішнього контракту вимагає значної кількості газу. Щоб оптимізувати споживання газу, рекомендується консолідувати пошук даних шляхом виклику функції, яка повертає всі необхідні дані, замість того, щоб робити окремі виклики для кожного елемента даних.

Хоча цей підхід може відрізнятися від традиційних практик програмування в інших мовах, у Solidity він виявився дуже надійним.

Ефективність використання газу покращується за рахунок зменшення кількості викликів зовнішніх контрактів і отримання кількох точок даних під час одного виклику функції, що призводить до рентабельних і ефективних розумних контрактів.

uint8 не завжди дешевше, ніж uint256

Віртуальна машина Ethereum (EVM) обробляє дані порціями по 32 байти або 256 бітів за раз. Працюючи з меншими типами змінних, такими як uint8, EVM має спочатку перетворити їх на більш значущий тип uint256, щоб виконувати над ними операції. Цей процес перетворення вимагає додаткових витрат на газ, що може поставити під сумнів доцільність використання менших змінних.

Ключ криється в концепції упаковки. У Solidity ви можете упакувати кілька невеликих змінних в один слот для зберігання, оптимізуючи використання сховища та зменшивши витрати на газ. Однак, якщо ви визначаєте одну змінну, яку не можна запакувати разом з іншими, оптимальніше використовувати тип uint256, а не uint8.

Використання uint256 для автономних змінних обходить потребу у дорогих перетвореннях у EVM. Незважаючи на те, що спочатку це може здатися нерозумним, цей підхід забезпечує ефективність використання газу шляхом узгодження з можливостями обробки EVM. Це також дозволяє спростити пакування та оптимізацію під час групування кількох малих змінних.

Розуміння цього аспекту EVM і переваг пакування в Solidity дає змогу розробникам приймати зважені рішення при виборі типів змінних. Враховуючи витрати на газ для конверсій і використовуючи можливості упаковки, розробники можуть оптимізувати споживання газу та підвищити ефективність своїх смарт-контрактів у мережі Ethereum.

Використовуйте bytes32 замість string/bytes

У Solidity, якщо у вас є дані, які можуть поміститися в межах 32 байтів, рекомендується використовувати тип даних bytes32 замість байтів або рядків. Це пояснюється тим, що змінні фіксованого розміру, такі як bytes32, значно дешевші за витратами на газ, ніж типи змінного розміру.

Використовуючи bytes32, ви уникаєте додаткових витрат на газ, пов’язаних із типами змінного розміру, такими як байти або рядки, які вимагають додаткового зберігання та обчислювальних операцій. Solidity обробляє змінні фіксованого розміру як єдиний слот для зберігання, що дозволяє більш ефективно розподіляти пам’ять і зменшувати споживання газу.

Оптимізація витрат на газ за допомогою змінних фіксованого розміру є важливою міркою при розробці інтелектуальних контрактів у Solidity. Вибравши відповідні типи даних на основі обсягу даних, з якими ви працюєте, ви можете мінімізувати споживання газу та підвищити загальну економічну ефективність і ефективність своїх контрактів.

Використовуйте зовнішні модифікатори функцій

У Solidity, коли ви визначаєте публічну функцію, яку можна викликати поза контрактом, вхідні параметри цієї функції автоматично копіюються в пам’ять і спричиняють витрати на газ.

Однак, якщо процес призначений для зовнішнього виклику, важливо позначити його як «зовнішній» у коді. При цьому параметри функції не копіюються в пам’ять, а зчитуються безпосередньо з даних виклику.

Ця відмінність є важливою, оскільки якщо ваша функція має великі вхідні параметри, позначення її як «зовнішньої» може значно заощадити газ. Уникаючи копіювання параметрів у пам’ять, ви можете оптимізувати споживання газу вашими смарт-контрактами.

Ця техніка оптимізації корисна в сценаріях, коли функцію призначено для зовнішнього виклику, наприклад, під час взаємодії з контрактом з іншого контракту або зовнішньої програми. Ці незначні зміни коду Solidity можуть призвести до помітної економії газу, що зробить ваші домовленості більш рентабельними та ефективними.

Використовуйте правило короткого замикання в своїх інтересах

У Solidity, якщо у вашому коді використовуються диз’юнктивні та кон’юнктивні оператори, порядок, у якому ви розміщуєте функції, може вплинути на використання газу. Розуміючи, як працюють ці оператори, можна оптимізувати споживання газу.

Під час використання диз’юнкції споживання газу зменшується, оскільки якщо перша функція має значення true, друга функція не виконується. Це економить газ, уникаючи непотрібних обчислень. З іншого боку, у поєднанні, якщо перша функція має значення false, друга функція повністю пропускається, що додатково оптимізує використання газу.

Щоб мінімізувати витрати на газ, рекомендується правильно впорядковувати функції, розміщуючи роль, яка має найбільшу ймовірність успіху, першою в роботі або частину, яка має найбільшу ймовірність відмови. Це зменшує ймовірність необхідності оцінки другої функції та призводить до економії газу.

У Solidity кілька невеликих змінних можна упаковувати в слоти для зберігання, оптимізуючи використання сховища. Однак, якщо у вас є одна змінна, яку не можна консолідувати з іншими, краще використовувати uint256 замість uint8. Це забезпечує ефективність використання газу шляхом узгодження з можливостями обробки віртуальної машини Ethereum.

Висновок

Solidity дуже ефективний для досягнення рентабельних транзакцій під час взаємодії із зовнішніми контрактами. Це може бути досягнуто шляхом використання правила короткого замикання, упаковки кількох малих змінних у слоти для зберігання та консолідації пошуку даних шляхом виклику однієї функції, яка повертає всі необхідні дані.

Центральні банки також можуть використовувати методи оптимізації газу, щоб мінімізувати транзакційні витрати та підвищити загальну ефективність смарт-контрактів. Звертаючи увагу на стратегії оптимізації газу, характерні для Solidity, розробники можуть забезпечити ефективне та економічне виконання своїх інноваційних контрактних взаємодій. Завдяки ретельному розгляду та застосуванню цих методів користувачі можуть отримати вигоду від оптимізованого використання газу та успішних транзакцій.

Оптимізація споживання газу в Solidity має вирішальне значення для досягнення рентабельних транзакцій та інноваційних контрактних взаємодій. Використовуючи правило короткого замикання, упаковуючи кілька невеликих змінних у слоти для зберігання та консолідуючи пошук даних за допомогою окремих викликів функцій, користувачі можуть використовувати методи оптимізації газу, які забезпечують ефективне та економічне виконання їхніх контрактів.

Центральні банки також можуть скористатися цими стратегіями для мінімізації транзакційних витрат і покращення ефективності своїх смарт-контрактів. Розробники можуть забезпечити оптимізоване використання газу та успішні транзакції, враховуючи ці стратегії, специфічні для Solidity.