智能合约语言 Solidity 教程系列4 - 数据存储位置分析

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2022-05-27 23:16 62阅读 0赞

## 写在前面 ##

Solidity 是以太坊智能合约编程语言，阅读本文前，你应该对以太坊、智能合约有所了解，  
如果你还不了解，建议你先看[以太坊是什么][Link 1]

这部分的内容官方英文文档讲的不是很透，因此我在参考Solidity官方文档（当前最新版本：0.4.20）的同时加入了深入分析部分，欢迎订阅[专栏][Link 2]。

## 数据位置(Data location) ##

在系列第一篇，我们提到 Solidity 类型分为两类：  
值类型(Value Type) 及 引用类型(Reference Types)，  
前面我们已经介绍完了值类型，接下来会介绍引用类型。

引用类型是一个复杂类型，占用的空间通常超过256位， 拷贝时开销很大，因此我们需要考虑将它们存储在什么位置，是memory（内存中，数据不是永久存在）还是storage（永久存储在区块链中）  
所有的复杂类型如数组(arrays)和数据结构(struct)有一个额外的属性：数据的存储位置（data location）。可为memory和storage。

根据上下文的不同，大多数时候数据位置有默认值，也通过指定关键字storage和memory修改它。

函数参数（包含返回的参数）默认是memory。  
局部复杂类型变量（local variables）和 状态变量（state variables） 默认是storage。

> 局部变量：局部作用域（越过作用域即不可被访问，等待被回收）的变量，如函数内的变量。状态变量：合约内声明的公有变量

还有一个存储位置是：calldata，用来存储函数参数，是只读的，不会永久存储的一个数据位置。外部函数的参数（不包括返回参数）被强制指定为calldata。效果与memory差不多。

数据位置指定非常重要，因为他们影响着赋值行为。  
在memory和storage之间或与状态变量之间相互赋值，总是会创建一个完全独立的拷贝。  
而将一个storage的状态变量，赋值给一个storage的局部变量，是通过引用传递。所以对于局部变量的修改，同时修改关联的状态变量。  
另一方面，将一个memory的引用类型赋值给另一个memory的引用，不会创建拷贝（即：memory之间是引用传递）。

> 1.  注意：不能将memory赋值给局部变量。
> 2.  对于值类型，总是会进行拷贝。

下面看一段代码：

pragma solidity ^0.4.0;
    
    contract C {
        uint[] x; // x的存储位置是storage
    
        // memoryArray的存储位置是 memory
        function f(uint[] memoryArray) public {
            x = memoryArray;    // 从 memory 复制到 storage
            var y = x;          // storage 引用传递局部变量y（y 是一个 storage 引用）
            y[7];               // 返回第8个元素
            y.length = 2;       // x同样会被修改
            delete x;           // y同样会被修改
    
            // 错误， 不能将memory赋值给局部变量
            // y = memoryArray; 
    
            // 错误，不能通过引用销毁storage
            // delete y; 
    
            g(x);               // 引用传递， g可以改变x的内容
            h(x);               // 拷贝到memory， h无法改变x的内容
        }
    
        function g(uint[] storage storageArray) internal {}
        function h(uint[] memoryArray) public {}
    }

### 总结 ###

#### 强制的数据位置(Forced data location) ####

*  外部函数(External function)的参数(不包括返回参数)强制为：calldata
 *  状态变量(State variables)强制为: storage

#### 默认数据位置（Default data location） ####

*  函数参数及返回参数：memory
 *  复杂类型的局部变量：storage

## 深入分析 ##

storage 存储结构是在合约创建的时候就确定好了的，它取决于合约所声明状态变量。但是内容可以被（交易）调用改变。

> Solidity 称这个为状态改变，这也是合约级变量称为状态变量的原因。也可以更好的理解为什么状态变量都是storage存储。

memory 只能用于函数内部，memory 声明用来告知EVM在运行时创建一块（固定大小）内存区域给变量使用。

> storage 在区块链中是用key/value的形式存储，而memory则表现为字节数组

### 关于栈（stack） ###

EVM是一个基于栈的语言，栈实际是在内存(memory)的一个数据结构，每个栈元素占为256位，栈最大长度为1024。  
值类型的局部变量是存储在栈上。

### 不同存储的消耗（gas消耗） ###

*  storage 会永久保存合约状态变量，开销最大
 *  memory 仅保存临时变量，函数调用之后释放，开销很小
 *  stack 保存很小的局部变量，几乎免费使用，但有数量限制。

## 参考资料 ##

[Solidity官方文档-类型][Solidity_-]

[深入浅出区块链][Link 3] - 系统学习区块链，打造最好的区块链技术博客

来源：[http://www.cnblogs.com/tinyxiong/p/8084477.html][http_www.cnblogs.com_tinyxiong_p_8084477.html]

[Link 1]: https://learnblockchain.cn/2017/11/20/whatiseth/
[Link 2]: https://xiaozhuanlan.com/blockchaincore
[Solidity_-]: https://solidity.readthedocs.io/en/develop/types.html#data-location
[Link 3]: https://learnblockchain.cn/
[http_www.cnblogs.com_tinyxiong_p_8084477.html]: http://www.cnblogs.com/tinyxiong/p/8084477.html