Смарт-контракты. Что такое смарт-контракт и как его создать в Solidity. С подробным разбором кода

Артем Демиденко, 2023

Исчерпывающее руководство для тех, кто стремится овладеть искусством создания и использования смарт-контрактов. С этой книгой вы погрузитесь в захватывающий мир блокчейна и Ethereum, начнете с основных концепций и постепенно продвинетесь к сложным темам и применениям.Преодолевая языковой барьер и технические сложности, книга предоставляет понятное введение в язык программирования Solidity, основной инструмент для разработки смарт-контрактов. Через наглядные примеры и шаг за шагом инструкции, вы научитесь создавать, тестировать и развертывать свои смарт-контракты на Ethereum.Внимание также уделено безопасности смарт-контрактов, предостерегая от распространенных уязвимостей и атак. Вы узнаете о передовых методах аудита и тестирования, которые помогут обеспечить надежность ваших контрактов.Книга не только предоставляет технические знания, но и исследует практические сценарии использования, такие как создание токенов и участие в децентрализованных финансах (DeFi).

Глава 3: Solidity: Язык программирования для смарт-контрактов

3.1 Введение в Solidity

Смарт-контракты — это программные сущности, созданные для автоматизации и выполнения условий соглашений на блокчейне. Чтобы создавать смарт-контракты, разработчику необходимо использовать специальный язык программирования, который позволяет описать логику контракта и его взаимодействие с другими смарт-контрактами и участниками блокчейна. Один из наиболее популярных языков для разработки смарт-контрактов на платформе Ethereum — Solidity.

Solidity — это высокоуровневый язык программирования, специально разработанный для написания смарт-контрактов. Он сочетает в себе элементы известных языков программирования, таких как JavaScript, Python и C++, и обеспечивает разработчикам инструменты для создания сложных и надежных смарт-контрактов.

Основные черты Solidity:

Типизированность: Solidity поддерживает статическую типизацию, что означает, что каждая переменная должна быть объявлена с определенным типом данных (например, uint, address, bool, string и др.). Это помогает предотвратить ошибки во время выполнения контракта.

Контракты и наследование: В Solidity вы можете создавать контракты, которые могут наследовать свойства и методы других контрактов. Это позволяет создавать модульные и переиспользуемые компоненты.

Функции и модификаторы: Вы можете определять функции в контрактах, которые выполняют определенные действия. Кроме того, модификаторы позволяют применять определенные правила и проверки к функциям.

События: С Solidity вы можете определять события, которые позволяют контракту"сообщать"об определенных действиях или изменениях в блокчейне. Это полезно для мониторинга состояния контракта извне.

Хранилище данных: Контракты могут содержать переменные, которые служат для хранения данных на блокчейне. Эти переменные могут быть публичными, приватными или защищенными.

Модификаторы доступа: Solidity предоставляет модификаторы доступа, такие как public, private, internal и external, которые определяют, какие части кода могут взаимодействовать с определенными функциями или переменными.

Основы Solidity представляют собой солидную основу для разработки смарт-контрактов. В дальнейших главах этой книги мы будем более подробно изучать особенности языка Solidity, понимать, как создавать и тестировать смарт-контракты, а также изучим лучшие практики для обеспечения безопасности и надежности ваших контрактов.

3.2: Синтаксис и структура контрактов на Solidity

Синтаксис и структура смарт-контрактов на языке программирования Solidity играют ключевую роль в создании эффективных и надежных контрактов. В этой части мы разберем основные элементы синтаксиса и структуры контрактов на Solidity.

Контракты и Версии Solidity: Создание контракта начинается с указания версии Solidity. Это важно, так как новые версии языка могут включать дополнительные функции и исправления ошибок. Пример объявления версии:

pragma solidity ^0.8.0;

Структура контракта: Контракт в Solidity имеет структуру, включающую в себя переменные состояния, функции, события и модификаторы. Основная структура контракта выглядит следующим образом:

contract MyContract {

….// Переменные состояния

….uint256 public myVariable;

….// Конструктор контракта (необязателен)

….constructor(uint256 initialValue) {

……..myVariable = initialValue;

….}

….// Функции

….function setMyVariable(uint256 newValue) public {

……..myVariable = newValue;

….}

….function getMyVariable() public view returns (uint256) {

……..return myVariable;

….}

….// События

….event ValueChanged(uint256 newValue);

….// Модификаторы

….modifier onlyOwner() {

……..require(msg.sender == owner,"Only the owner can call this function");

…….._;

….}

}

Переменные состояния: Переменные состояния хранят данные на блокчейне и являются постоянными для жизни контракта. Они объявляются внутри контракта и могут иметь различные типы данных (uint, int, address, bool и др.), а также модификаторы доступа (public, internal, private).

Функции: Функции представляют собой операции, которые могут выполняться с контрактом. Они могут иметь входные параметры и возвращать значения. Функции могут изменять состояние контракта или просто возвращать информацию (view функции). Также есть функции, которые изменяют состояние, но не генерируют транзакции (pure функции).

События: События используются для логирования важных событий в контракте. Они позволяют приложениям и внешним сервисам отслеживать изменения в контракте. События объявляются в контракте и могут иметь параметры.

Модификаторы: Модификаторы позволяют вам выполнять проверки перед выполнением функций. Они используются для повышения безопасности и контроля доступа. Например, модификатор"onlyOwner"в приведенном выше примере позволяет вызывать функцию только владельцу контракта.

Конструктор контракта: Конструктор — это специальная функция, которая вызывается при развертывании контракта. Он может принимать параметры и использоваться для инициализации переменных состояния.

С помощью этой структуры и синтаксиса вы можете создавать мощные смарт-контракты на языке Solidity. Основная идея заключается в объявлении переменных состояния, определении функций для управления этим состоянием, использовании событий для логирования событий и применении модификаторов для обеспечения безопасности и контроля доступа к функциям контракта.

3.3: Типы данных, переменные и функции в Solidity

В языке программирования Solidity, который используется для написания смарт-контрактов, основными строительными блоками являются типы данных, переменные и функции. Понимание этих элементов критически важно для успешной разработки и взаимодействия с смарт-контрактами. В этом разделе мы более подробно рассмотрим эти концепции.

Типы данных в Solidity: Solidity поддерживает разнообразные типы данных, которые определяют, какие виды информации могут быть хранены и обрабатываться в смарт-контрактах. Некоторые из основных типов данных:

1. Целочисленные типы (int, uint): Позволяют хранить целые числа со знаком (int) и без знака (uint) разных размеров (например, int8, uint256).

2. Адреса (address): Используются для представления адресов кошельков или других смарт-контрактов на блокчейне Ethereum.

3. Логический тип (bool): Может иметь значение true или false.

4. Фиксированные и дробные числа (fixed, ufixed): Позволяют работать с десятичными числами с фиксированной точностью.

5. Строки (string) и байтовые последовательности (bytes): Используются для хранения текстовых данных или последовательностей байтов.

6. Массивы: Позволяют группировать однотипные данные в список.

7. Структуры (struct): Позволяют объединять различные типы данных в пользовательские типы.

8. Перечисления (enum): Позволяют определить список именованных значений.

Переменные: Переменные в Solidity представляют собой именованные контейнеры для хранения данных определенного типа. Они используются для временного хранения информации внутри смарт-контракта. Пример объявления переменной:

uint256 public totalSupply;

В данном примере объявлена публичная переменная totalSupply типа uint256, которая будет хранить общее количество какой-либо единицы.

Функции: Функции в смарт-контрактах выполняют код и могут иметь параметры и возвращаемые значения. Они позволяют взаимодействовать с данными в контракте и выполнять определенные действия. Пример объявления функции:

function transfer(address _to, uint256 _amount) public returns (bool) {

….// Логика передачи токенов

}

В данном примере объявлена публичная функция transfer, принимающая два параметра: _to (адрес получателя) и _amount (количество токенов для передачи). Функция также объявляет, что она будет возвращать значение типа bool.

Модификаторы доступа: Solidity предоставляет модификаторы доступа, которые определяют, как функции могут быть вызваны извне. Некоторые распространенные модификаторы:

1. public: Функция может быть вызвана из любого контракта или внешнего аккаунта.

2. internal: Функция может быть вызвана только из контракта, где она определена, и из его наследующих контрактов.

3. private: Функция может быть вызвана только из контракта, где она определена.

Пример объединения всего вместе:

pragma solidity ^0.8.0;

contract MyContract {

….uint256 public myNumber; // Переменная

….constructor(uint256 _initialNumber) {

……..myNumber = _initialNumber;

….}

….function setNumber(uint256 _newNumber) public {

……..myNumber = _newNumber;

….}

….function getNumber() public view returns (uint256) {

……..return myNumber;

….}

}

В этом примере мы создали контракт MyContract, который содержит переменную myNumber, функцию setNumber для обновления значения переменной и функцию getNumber для получения значения.

В этой главе мы рассмотрели базовые концепции типов данных, переменных и функций в Solidity. Понимание этих элементов позволит вам начать создавать более сложные смарт-контракты и эффективно взаимодействовать с данными на блокчейне Ethereum.

3.4: Управление данными и хранилищем

В этой части мы погрузимся в детали управления данными и хранилищем в смарт-контрактах, изучив, как хранить и обрабатывать информацию в блокчейне при помощи языка программирования Solidity.

3.4.1 Типы данных и переменные

Для эффективной работы с смарт-контрактами на Solidity важно хорошо понимать различные типы данных и какие возможности они предоставляют. В этом разделе мы подробно рассмотрим основные типы данных в Solidity и примеры их использования.

Целочисленные типы данных (uint и int)

Целочисленные типы данных используются для представления чисел без десятичной части (целых чисел). В Solidity есть беззнаковые и знаковые целочисленные типы данных:

• uint: беззнаковое целое число. Например, uint256 представляет целое число без знака, состоящее из 256 битов (32 байта).

• int: знаковое целое число. Например, int8 представляет знаковое целое число, использующее 8 битов (1 байт).

Пример объявления и использования целочисленных переменных:

uint256 public totalSupply;

int8 public temperature;

totalSupply = 100000; // Присвоение значения переменной

temperature = — 10;…. // Присвоение другого значения переменной

Логический тип данных (bool)

Логический тип данных bool может принимать только два значения: true (истина) или false (ложь). Логические переменные часто используются для контроля потока выполнения программы при помощи условий.

Пример использования логической переменной:

bool public isActivated;

isActivated = true;…. // Присвоение значения переменной

if (isActivated) {

….// Выполнить код, если isActivated равно true

}

Адрессный тип данных (address)

Тип данных address предназначен для хранения адресов кошельков Ethereum. С его помощью можно отслеживать владельцев аккаунтов и взаимодействовать с другими смарт-контрактами и адресами.

Пример использования адрессного типа данных:

address public owner;

owner = msg.sender;….// Присвоение адреса отправителя транзакции переменной

address recipient = 0xAbCdEf0123456789; // Присвоение адреса переменной

Строковый тип данных (string)

Тип данных string используется для хранения переменной длины строковых значений. Обратите внимание, что операции над строками могут потреблять больше газа, чем операции с числами, так как строки более сложные для обработки в блокчейне.

Пример использования строковой переменной:

string public message;

message ="Hello, world!"; // Присвоение строки переменной

Массивы (array)

Массивы в Solidity позволяют объединять несколько значений одного типа в одной переменной. Они могут быть фиксированной длины (размер задается заранее) или динамической длины (размер определяется в процессе выполнения).

Примеры использования массивов:

uint256[5] public numbers;…. // Массив фиксированной длины

string[] public names;…….. // Динамический массив строк

numbers = [10, 20, 30, 40, 50]; // Присвоение значений фиксированному массиву

names.push("Alice");………… // Добавление значения в динамический массив

Структуры (struct)

Структуры позволяют создавать пользовательские типы данных, объединяя различные поля. Это удобно, когда нужно хранить связанные данные в одной переменной.

Пример использования структуры:

struct Person {

….string name;

….uint256 age;

}

Person public alice;

alice = Person("Alice", 30); // Инициализация структуры

Основные типы данных Solidity позволяют эффективно хранить и обрабатывать информацию в смарт-контрактах. При создании смарт-контрактов важно правильно выбирать тип данных в зависимости от характера данных и требований к работе контракта.

3.4.2 Хранилище данных

В смарт-контрактах управление данными является фундаментальной задачей. Данные могут быть различных типов — от чисел и строк до более сложных структур. Понимание того, как работает хранилище данных, поможет вам создавать эффективные и безопасные смарт-контракты.

Переменные состояния и локальные переменные

Один из ключевых аспектов управления данными — это различие между переменными состояния (state variables) и локальными переменными (local variables).

Переменные состояния хранят данные на блокчейне и сохраняют свои значения между вызовами функций. Они могут быть доступны для всех, кто читает состояние контракта. Эти переменные широко используются для хранения постоянных данных, таких как балансы пользователей, настройки контракта и другие глобальные параметры.

Локальные переменные, с другой стороны, существуют только внутри функции и исчезают после её выполнения. Они используются для временных вычислений и обработки данных внутри функций. Локальные переменные полезны, когда вам нужно временно хранить промежуточные результаты вычислений или выполнять действия внутри функции, не оставляя следов в состоянии контракта.

Пример использования переменных состояния и локальных переменных

Давайте представим, что у нас есть смарт-контракт для управления простым токеном. Мы хотим хранить общее количество выпущенных токенов и балансы каждого адреса.

contract SimpleToken {

….uint256 public totalSupply;

….mapping(address => uint256) public balances;

….constructor(uint256 initialSupply) {

……..totalSupply = initialSupply;

……..balances[msg.sender] = initialSupply;

….}

….function transfer(address to, uint256 amount) public {

……..require(balances[msg.sender] >= amount,"Not enough balance");

……..balances[msg.sender] — = amount;

……..balances[to] += amount;

Конец ознакомительного фрагмента.