揭秘：NFT智能合约到底都干了什么？

NFT智能合约是什么东西？

就是能实现NFT基本功能的在区块链上的代码。

一个NFT智能合约，应该怎么写，应该实现什么功能？

如果你正在学习这方面知识，而且一知半解的样子，本文能让你醍醐灌顶。

本文面向的还是小白观众，尽量不放代码，难度从浅入深，小白适可而止，别把自己难着了。

本文介绍的是符合ERC721标准的NFT智能合约，这是NFT目前最流行的合约标准。

本文示例的交易平台为OpenSea，这是目前最流行的NFT交易网站。

一、智能合约是个啥

智能合约是区块链上的代码。

人们把代码部署到区块链上，执行它，并把执行结果记录在区块链上。

区块链的安全性保证了代码不可被任何人篡改，代码正确执行（有bug的另说），执行结果不可篡改，并可以予以公开透明的展示。

以上4点的结合，是人类历史上从来没有过的。

二、搞NFT为什么要弄合约

因为这样玩更高级。

如果你直接在OpenSea网站上做NFT，也不是不可以，但明显不高级，因为你没有自己的智能合约。

OpenSea的智能合约是它的，不是你的，规则都得听它的。

如果你有自己的合约，NFT的玩法就是按你的来了。

所以，如果要来真的，就自己写代码吧。

三、写NFT合约要实现哪些功能

比如你要发行一套“虎虎生威”NFT，你要怎么写合约呢？

这个“虎虎生威”NFT，是一套老虎头像，有10000个，每个都是一个token。

这个合约要实现至少以下几个功能：

1、“铸造”（mint）功能。

NFT是非同质化代币，也就是一种“币”（token）了，既然是“币”（说是币，其实只是png图片而已），就要mint（铸造）了。执行一次mint，就会产生一个铸造好的token。

根据我前面的NFT科普文章，所谓铸造，就是在区块链上记载了一个token的ID和其拥有者的地址。

在计算机世界的术语里，有很多这种莫名其妙的说法，说铸造吧，也没有炉子，也没有高温，也没有金属，也没有模具，其实就单纯是个比喻，一开始会让人不习惯，时间长了就好了。

像“挖矿”、“铸造”、“销毁”、“桥”、“钱包”、“分叉”、“空投”、“分片”等等，一开始看上去是有点懵圈的，仔细研究一下就知道其实八杆子打不上关系，只是一个概念的借用，为了描述方便和好玩而已。

2、转移功能。

要能让拥有者把一个token转移给另外一个人。

3、查询功能。

要能查询某个token在谁手里，一个人有多少token，等等这种类似功能。

4、元数据功能。

元数据这个术语，在老百姓那里说出来有点装。其实就是描述某事物各种属性的信息，比如一个人的元数据，就是他的姓名、性别、年龄、肤色、身份证号码、职业、民族、照片等信息。

一个NFT的元数据，其实是说每个token的元数据，比如在虎虎生威NFT中，有10000个token，每个token都有其元数据，记录老虎头像各种属性的信息，诸如一个老虎的发型、肤色、性别、年龄、姿态、编号，以及存储这个老虎图像的链接。

由于图片一般比较大，所以图片本身都不放在以太坊上，而是放在web上或者IPFS上，链上只是存储了一个链接信息。

合约有了元数据功能，提供了tokenURI函数，人们就可以通过该函数的调用，获取某个token的元数据链接，然后读取元数据，并最终取得其图像。

OpenSea之所以可以展示你的NFT token，就是因为它调用你合约的tokenURI，获得元数据中的image项，然后读取图像的。

5、合约元数据功能。

如果你想把你的NFT放在OpenSea上作为一个Collection（收藏集）出现，就要让OpenSea能获取关于你Collection的一些基本设置。

合约元数据就是干这事的。

6、其他功能

比如你还想实现团队分账功能（团队成员按一定的比例获取收益）、白名单预售功能（只有白名单里的人才能在预售阶段mint）等等。

四、怎么写合约

自己要写的并不多，一般200～300行就差不多了。

共性的那些内容，尤其是ERC721的实现，可以使用现成的别人写好的代码，比如OpenZeppelin¹（以下简称OZ）就提供了很多实用的功能。

用的时候，继承OZ的合约即可，比如：

import "@openzeppelin/contracts/token/ERC721/extensions/ERC721Enumerable.sol";
……
contract MyNFT is Ownable, ERC721Enumerable, PaymentSplitter {
……

1、mint功能实现

虽然可以直接调用OZ的ERC721.sol的_safeMint函数来实现mint，但最好外面再封装一层，写自己的mint函数，对于虎虎生威而言，你可以写一个huhu_mint，里面调用OZ的_safeMint即可。

自己写mint的好处是：至少可以控制铸造NFT的价格，以及每个地址可以mint的数量。

类似的可以考虑销毁(burn)功能，burn就是取消某tokenID和具体地址的绑定，或者理解为把这个tokenID转给地址0。直接用OZ的_burn函数即可。

2、转移功能实现

不用自己写，直接用OZ的ERC721.sol。

3、查询功能实现

不用自己写，用OZ的ERC721.sol及ERC721Enumerable.sol（枚举）即可。

ERC721主要提供的查询是：

• balanceOf函数，查询某个地址持有的token数量。

• ownerOf函数，查询某token的持有者地址。

ERC721Enumerable提供了如下3个功能：

• 注意最重要的是：totalSupply函数，调用它返回目前已经铸造出来的NFT的个数。

• tokenByIndex函数用来查询第index个token的ID是多少，也就是说通过这个函数和totalSupply函数，就可以遍历所有铸造出来的token。

• tokenOfOwnerByIndex函数，给它一个地址和一个编号index，可以告诉你该地址拥有的第index个token是啥。结合balanceOf函数，就可以遍历一个地址拥有的所有token的ID。

4、元数据功能实现

OZ提供了IERC721Metadata接口，但功能是在ERC721.sol中实现的。 

主要是实现了name、symbol和tokenURI函数，调用后分别返回NFT名、NFT的缩写符号、token元数据的链接。

尤其注意tokenURI函数，给它一个tokenID，它返回该token元数据所在的URI。

你还需要自己实现一个外部可见的函数，用来设置baseURI（注意使用onlyOwner）。这样，如果原先的存储不可用了，就可以换一个地方存。

然后，重写_baseURI这个ERC721.sol中的内部函数，使之可以返回正确的根目录URI。

function setBaseURI(string memory _newBaseURI) public onlyOwner {
    baseURI = _newBaseURI;
  }
function _baseURI() internal view virtual override returns (string memory) {
    return baseURI;
  }

比如对于BAYC这个NFT，他的baseURI在：

ipfs://QmeSjSinHpPnmXmspMjwiXyN6zS4E9zccariGR3jxcaWtq/

然后，第23号猿猴的tokenURI就在：

 ipfs://QmeSjSinHpPnmXmspMjwiXyN6zS4E9zccariGR3jxcaWtq/23

读取其中的内容，就是：

{image:ipfs://QmadJd1GgsSgXn7RtrcL8FePionDyf4eQEsREcvdqh6eQe,attributes:[{trait_type:Mouth,value:Bored Pipe},{trait_type:Background,value:Aquamarine},{trait_type:Fur,value:Trippy},{trait_type:Eyes,value:Bored},{trait_type:Hat,value:Beanie}]}

5、合约元数据功能实现

实现一个contractURI函数²，告诉OpenSea你的NFT collection（收藏集）的元数据，比如收藏集的名字、描述、背景图、外部链接等。

比如可以写成这样：

{
  "name": "虎虎生威",
  "description": "在2022年农历虎年发行的专门逗你玩的NFT",
  "image": "https://weisir.com/huhu.png",
  "external_link": "https://weisir.com/huhu",
  "seller_fee_basis_points": 100, # Indicates a 1% seller fee.
  "fee_recipient": "0xA97F337c39cccE66adfeCB2BF99C1DdC54C2D721" 
}

6、其他功能实现

分账功能可以使用OZ提供的PaymentSplitter.sol。

白名单功能可以自己写，比较简单。

7、细节注意

a、每个符合ERC721的智能合约必须同时符合ERC721和ERC165，ERC165告诉外部自己支持哪些接口，外界通过调用supportsInterface 函数获悉一个合约是否支持ERC721。

b、如果你的合约被设计能够接受NFT转账，则需要实现ERC721TokenReceiver接口。

五、其他

1、安全考虑

最主要是防止重入攻击，所以要加上非重入保护，实现很简单，就是加锁。

OZ有个nonReentrant修饰符专门解决这个问题，对于涉及资金交易的函数，加上此修饰符即可。

这个修饰符是在ReentrancyGuard.sol中实现的，直接使用即可。

import "@openzeppelin/contracts/security/ReentrancyGuard.sol";

2、铸造入口

如前所述，OpenSea上展现的NFT都是铸造好的。

对于一个有自己智能合约的NFT，铸造过程并不是在OpenSea上完成的，而是通过自有途径完成。

通常，你需要自己做一个网页，通过web3.js，让用户自己来mint（花用户的gas费）。

当然，你也可以自己mint所有的token，这就不用做网页了，调用合约接口就可以。不过，这需要花自己的gas费，现在的人，都舍不得花gas费，千方百计让用户来花，挺有意思的。

六、更底层的细节

这里简单说一下ERC721，给有一定基础的同学观看，详细的内容可以自行搜索。

小白不用看这些，说实话，我都懒得看。

• balanceOf函数，参数owner，它返回由owner持有的token的数量。

• ownerOf函数，参数tokenId，它返回该token的持有者地址。

• transferFrom函数，3个参数：from、to、tokenID，主人或被授权人调用后，把第tokenID号token从from转给to。

• safeTransferFrom主要是实现可靠的转移，尤其是当to为一个合约时，调用该合约的onERC721Received方法，并且检查其返回值，如果该合约没有这个方法或返回值不对，则回退，避免token丢失。

• approve函数，两个参数：地址to和tokenID。tokenID的主人调用此函数，授权to可以转移此token。比如张三approve了一个token给李四，李四就可以用transferFrom函数转走该token，from填李四的地址就行。（如果主人approve一个token给地址0，就取消了原先的授权。）

• setApprovalForAll函数，两个参数：地址operator和布尔值approved，通过此函数，张三可以授予李四（operator）获取自己所有NFT的控制权（approved为True），也可以通过为False的approved收回此授权（说实话，这个函数设计得不太好，应该分成两个函数，而不是一个函数干两件事）。

• getApproved函数，参数tokenID，可以得知主人将token授权给谁了。

• isApprovedForAll函数，两个参数：owner和oprator，调用此函数，可以查询owner是否把自己所有token都授权给operator了。

上面就是ERC721的接口函数，当然，发行一个NFT，只有上面这些是不够的。

还需要实现我上面说的那些功能。

七、结束语

差不多就这些内容，如果你想做一个，还是要动手试一试。

如果仅仅就是想了解原理，这就够了。

中国人民银行发行的2022年虎年金币

文｜卫剑钒

1. https://github.com/OpenZeppelin/openzeppelin-contracts/tree/master/contracts 

2. https://docs.opensea.io/docs/contract-level-metadata

原文始发于微信公众号（卫sir说）：揭秘：NFT智能合约到底都干了什么？