Solidity, EVM, 智能合约部署与调用

// SPDX-License-Identifier: UNLICENSEDpragma solidity 0.8.9;contract Foo {
    uint x;    constructor(uint _x) {        x = _x;    }
    function foo() public view returns (uint) {        return x;    }}

solc --asm --optimize test.sol > test.asm

======= test.sol:Foo =======EVM assembly:    /* "test.sol":62:656  contract Foo {... */    // solidity 将前 0x80 字节的内存用作特殊用途。    // 普通的临时变量等将分配在 0x80 后。    // 0x40 位置为  free memory pointer    // 一般智能合约前几条指令都会进行此设置    // 参考：https://docs.soliditylang.org/en/v0.8.10/internals/layout_in_memory.html  mstore(0x40, 0x80)    // 这里汇编代码实际有一定的简写    // EVM 是栈式虚拟机，实际的指令应该是    // 00000: PUSH1 0x80    // 00002: PUSH1 0x40    // 00004: MSTORE    // 这也是智能合约开头字节大都是 0x6080604052 的原因      //  以下是 constructor 代码。  //  如果没有 constructor 将直接跳到最后的 codecopy 代码。      /* "test.sol":152:259  constructor(uint _x) {... */  callvalue  // 交易的 ether 数量  dup1  iszero    // 判定是否为 0  tag_1  jumpi    // 如果是则跳转  0x00  dup1  revert    // 不是则这里会触发 revert，因为合约中的 constructor 没有标识 payable   tag_1:  pop  mload(0x40)    sub(codesize, bytecodeSize)  // codesize 就是 codesize 指令，会取到执行时代码的总体长度。  // bytecodeSize 实际是编译器生成的立刻数，编译生成出来的代码总长度。  // 二者相减，就是构造函数 ABI 编码后数据的长度。    dup1  bytecodeSize  dup4  codecopy  // 从代码的 bytecodeSize 偏移处，copy 长度 codesize-bytecodeSize 的数据到内存中。  // 实际就是将 constructor 的参数数据放到内存中。    dup2  add  0x40  dup2  swap1  mstore  tag_2  swap2  tag_3   jump  // in        // 这里连续压了两个 tag，先跳 tag_3，在 tag_3 执行结束后跳到 tag_2        // 可以理解成函数调用。可将 tag_3 当成一个函数，执行完返回这里继续执行。tag_2:    // tag_3 已经将 constructor 的参数压在了栈顶    // 这里可以开始执行 constructor 的代码了。    /* "test.sol":183:184  x */  0x00    /* "test.sol":183:189  x = _x */  sstore      /* "test.sol":62:656  contract Foo {... */      jump(tag_7)  // constructor 执行完成。跳去 tag_7。    /* "#utility.yul":14:198   */    tag_3:  // 这段代码的作用就是解析 ABI 编译的 constructor 的参数    /* "#utility.yul":84:90   */  0x00    /* "#utility.yul":137:139   */  0x20    /* "#utility.yul":125:134   */  dup3    /* "#utility.yul":116:123   */  dup5    /* "#utility.yul":112:135   */  sub    /* "#utility.yul":108:140   */  slt    /* "#utility.yul":105:157   */  iszero        // 检查参数数据的长度是否小于 0x20                // 例子的构造函数参数 uint256 正好是这个大小。  tag_9  jumpi         // 不小于的情况就跳到 tag_9 去解析数据                  // 小于的话说明参数传递有问题，revert.    /* "#utility.yul":153:154   */  0x00    /* "#utility.yul":150:151   */  dup1    /* "#utility.yul":143:155   */  revert    /* "#utility.yul":105:157   */        tag_9:  pop           // 这里就是将 memory 中的 ABI 编码数据解码出来压到栈上。                // 这里就 1 个 uint256 参数，直接取出放在栈顶    /* "#utility.yul":176:192   */  mload  swap2    /* "#utility.yul":14:198   */  swap1  pop    jump  // out   // tag_3 这个“函数” return（即跳到 tag_2）     //  constructor 代码结束。    tag_7:      // 将代码中 sub_0 copy 到内存中，返回。    /* "test.sol":62:656  contract Foo {... */  dataSize(sub_0)  dup1  dataOffset(sub_0)  0x00  codecopy  0x00  return    // EVM 执行结束            // 返回的代码就是合约部署后的代码，相当于 solc --bin-runtime           stop

// 以下是合约主体的代码。// 在合约部署时，这部分代码完全不会执行到，只是当作纯数据处理。
// 部署后，有合约调用交易时，会执行这部分代码。sub_0: assembly {        /* "test.sol":62:656  contract Foo {... */      mstore(0x40, 0x80)        callvalue      dup1      iszero      tag_1    // 由于合约中没有 receive 或者 fallback 函数               // 这里判断转账金额不为 0               // 就会直接 revert      jumpi      0x00      dup1      revert          tag_1:     // 解析 calldata，取 selector      pop      jumpi(tag_2, lt(calldatasize, 0x04))      shr(0xe0, calldataload(0x00))      dup1      0xc2985578  // 如果是这个值，则跳 tag_3      eq      tag_3      jumpi                tag_2:     // 其他情况说明这个交易在尝试调用不存在的函数，revert      0x00      dup1      revert                  // tag_3 就是上面合约的 foo 代码。        /* "test.sol":265:332  function foo() public view returns (uint) {... */    tag_3:        /* "test.sol":301:305  uint */      0x00        /* "test.sol":324:325  x */      sload       // 取 x 变量（slot 0）        /* "test.sol":265:332  function foo() public view returns (uint) {... */      mload(0x40)        /* "#utility.yul":160:185   */      swap1      dup2      mstore     // 放到内存中        /* "#utility.yul":148:150   */      0x20        /* "#utility.yul":133:151   */      add        /* "test.sol":265:332  function foo() public view returns (uint) {... */      mload(0x40)      dup1      swap2      sub      swap1      return     // return
    // 合约的一些 meta data 参考：https://docs.soliditylang.org/en/v0.8.10/metadata.html#encoding-of-the-metadata-hash-in-the-bytecode    auxdata: 0xa26469706673582212200337a6d0f8e12d27a37a26e2becb7fe90ee8e3d86a8970e157d9cb79b1a7fe2b64736f6c63430008090033}

➜  test solc --optimize --opcodes test.sol 
======= test.sol:Foo =======Opcodes:// 构造函数及部署代码PUSH1 0x80 PUSH1 0x40 MSTORE CALLVALUE DUP1 ISZERO PUSH2 0x10 JUMPI PUSH1 0x0 DUP1 REVERT JUMPDEST POP PUSH1 0x40 MLOAD PUSH2 0xD6 CODESIZE SUB DUP1 PUSH2 0xD6 DUP4 CODECOPY DUP2 ADD PUSH1 0x40 DUP2 SWAP1 MSTORE PUSH2 0x2F SWAP2 PUSH2 0x37 JUMP JUMPDEST PUSH1 0x0 SSTORE PUSH2 0x50 JUMP JUMPDEST PUSH1 0x0 PUSH1 0x20 DUP3 DUP5 SUB SLT ISZERO PUSH2 0x49 JUMPI PUSH1 0x0 DUP1 REVERT JUMPDEST POP MLOAD SWAP2 SWAP1 POP JUMP JUMPDEST PUSH1 0x78 DUP1 PUSH2 0x5E PUSH1 0x0 CODECOPY PUSH1 0x0 RETURN INVALID 
// 部署后的代码PUSH1 0x80 PUSH1 0x40 MSTORE CALLVALUE DUP1 ISZERO PUSH1 0xF JUMPI PUSH1 0x0 DUP1 REVERT JUMPDEST POP PUSH1 0x4 CALLDATASIZE LT PUSH1 0x28 JUMPI PUSH1 0x0 CALLDATALOAD PUSH1 0xE0 SHR DUP1 PUSH4 0xC2985578 EQ PUSH1 0x2D JUMPI JUMPDEST PUSH1 0x0 DUP1 REVERT JUMPDEST PUSH1 0x0 SLOAD PUSH1 0x40 MLOAD SWAP1 DUP2 MSTORE PUSH1 0x20 ADD PUSH1 0x40 MLOAD DUP1 SWAP2 SUB SWAP1 RETURN INVALID 
// auxdataLOG2 PUSH5 0x6970667358 0x22 SLT KECCAK256 SUB CALLDATACOPY 0xA6 0xD0 0xF8 0xE1 0x2D 0x27 LOG3 PUSH27 0x26E2BECB7FE90EE8E3D86A8970E157D9CB79B1A7FE2B64736F6C63 NUMBER STOP ADDMOD MULMOD STOP CALLER 

solc --ir test.solsolc --ir-optimized test.sol

➜  test solc --storage-layout test.sol
======= test.sol:Foo =======Contract Storage Layout:{"storage":[{"astId":3,"contract":"test.sol:Foo","label":"x","offset":0,"slot":"0","type":"t_uint256"}],"types":{"t_uint256":{"encoding":"inplace","label":"uint256","numberOfBytes":"32"}}}

# 生成合约的部署代码$ solc --bin --optimize test.sol
======= test.sol:Foo =======Binary:608060405234801561001057600080fd5b506040516100d63803806100d683398101604081905261002f91610037565b600055610050565b60006020828403121561004957600080fd5b5051919050565b60788061005e6000396000f3fe6080604052348015600f57600080fd5b506004361060285760003560e01c8063c298557814602d575b600080fd5b60005460405190815260200160405180910390f3fea26469706673582212200337a6d0f8e12d27a37a26e2becb7fe90ee8e3d86a8970e157d9cb79b1a7fe2b64736f6c63430008090033

# 在上述输出后添加上 '00'*0x20 作为 constructor 的参数。# 注意这个参数要在 code 的尾部，而不能通过 --input 传递。$ evm run --code 608060405234801561001057600080fd5b506040516100d63803806100d683398101604081905261002f91610037565b600055610050565b60006020828403121561004957600080fd5b5051919050565b60788061005e6000396000f3fe6080604052348015600f57600080fd5b506004361060285760003560e01c8063c298557814602d575b600080fd5b60005460405190815260200160405180910390f3fea26469706673582212200337a6d0f8e12d27a37a26e2becb7fe90ee8e3d86a8970e157d9cb79b1a7fe2b64736f6c634300080900330000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000# 输出如下：0x6080604052348015600f57600080fd5b506004361060285760003560e01c8063c298557814602d575b600080fd5b60005460405190815260200160405180910390f3fea26469706673582212200337a6d0f8e12d27a37a26e2becb7fe90ee8e3d86a8970e157d9cb79b1a7fe2b64736f6c63430008090033
# 对比可以发现，前面输出确实就是合约的部署后的代码。$ test solc --bin-runtime --optimize test.sol
======= test.sol:Foo =======Binary of the runtime part:6080604052348015600f57600080fd5b506004361060285760003560e01c8063c298557814602d575b600080fd5b60005460405190815260200160405180910390f3fea26469706673582212200337a6d0f8e12d27a37a26e2becb7fe90ee8e3d86a8970e157d9cb79b1a7fe2b64736f6c63430008090033

# 这段代码的作用是返回 0x000000000000000000000000000000ff$ evm --input 60ff60005260106010f3 disasm60ff60005260106010f300000: PUSH1 0xff00002: PUSH1 0x0000004: MSTORE00005: PUSH1 0x1000007: PUSH1 0x1000009: RETURN# 执行效果如下：$ evm --code 0x60ff60005260106010f3 run0x000000000000000000000000000000ff

> eth.call({data:"0x60ff60005260106010f3"})"0x000000000000000000000000000000ff"