本文主要是介绍以太坊虚拟机EVM,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
简介
以太坊虚拟机EVM是智能合约的运行环境
作为区块验证协议的一部分,参与网络的每个节点都会运行EVM。他们会检查正在验证的块中列出的交易,并运行由EVM中交易触发的带代码
EVM不仅是沙盒封装的,而且是完全隔离的,也就是说在EVM中运行的代码时无法访问网络、文件系统和其他进程的,甚至智能合约之间的访问也是受限的。
合约以字节码的格式存在于区块链上。
合约通常以高级语言(solidity)编写,通过EVM编译器编译为字节码,最终通过客户端上载部署到区块链网络中。
EVM和账户
以太坊有两类账户:外部账户和合约账户,它们共用EVM中同一个地址空间
无论账户是否存储代码,这两类账户对EVM来说处理方式一样。
每个账户在EVM中有一个键值对形式的持久化存储。其中key和value的长度都是256位,称之为存储空间。
EVM和交易
交易可以看作从一个账户到另一个账户的消息,它可以包含二进制数据和以太币
如果目标账户含有代码,此代码会在EVM中执行,并以payload作为入参,这就是合约的调用
如果目标账户时零账户,此交易就将创建一个新合约,这个用来创建合约的交易的payload会被转换为EVM字节码并执行,执行的输出作为合约代码永久存储。
EVM和gas
合约被交易触发调用时,指令会在全网的每个节点上执行:这需要消耗算力成本;每一个指令的执行都有特定的消耗,gas就用来量化表示这个成本消耗
一经创建,每笔交易都按照一定数量的gas预付一笔费用,目的时限制执行交易所需要的工作量和为交易支付手续费。
EVM执行交易时,gas将按特定的规则逐渐耗尽
gas price时交易发送者设置的一个值,作为发送者预付手续费的单价,如果交易执行后还有剩余,gas会原路返回
无论执行到什么位置,一旦gas被耗尽,将会触发一个out-of-gas异常,当前调用帧所做的所有状态修改都将被回滚。
EVM数据存储
storage:每个账户都有一块持久化的存储空间,称为storage,这是一个将256位字映射到256位字的key-value存储区,可以理解为合约的数据库
永久存储在区块链中,由于会永久保存合约状态变量,所以读写的gas开销也最大。
Memory:每一次消息调用,合约会临时获取一块干净的内存空间,生命周期仅为整个方法执行期间,函数调用后回收,因为仅保存临时变量,故读写gas开销较小
Stack:EVM不是基于寄存器的,而是基于栈的,因此所有的计算都在一个称为栈的区域执行
存放部分局部值类型变量,几乎免费使用的内存,但有数量限制。
EVM指令集
所有的指令都是针对“256位的字(word)”这个基本的数据类型来进行操作
具备常用的算术、位、逻辑和比较操作,也可以做到有条件和无条件跳转
合约可以访问当前区块的相关属性,比如它的块高度和时间戳。
消息调用
合约可以通过消息调用的方式来调用其它合约或者发送以太币到非合约账户
合约可以决定在其内部的消息调用中,对于剩余的gas,应发送和保留多少
如果在内部消息调用时发生了out-of-gas异常,这将由一个被压入栈顶的错误值所指明:此时只有与该内部消息调用一起发送的gas会被消耗掉。
委托调用(delegatecall)
一种特殊类型的消息调用
目标地址的代码将在发起调用的合约的上下文中执行,并且msg.sender和msg.value不变
可以由此实现“库”:可复用的代码库可以放在一个合约的存储上,通过委托调用引入相应代码
合约的创建和自毁
通过一个特殊的消息调用create calls,合约可以创建其它合约
合约代码从区块链上移除的唯一方式是合约在合约地址上执行自毁操作selfdestruct:合约账户上剩余的以太币就会发送给指定的目标,然后其存储和代码从状态中被移除。
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