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Qtum量子链研究院:x86 SimpleABI 协议与 abigen 工具

Qtum量子链研究院:x86 SimpleABI 协议与 abigen 工具

等一轮残月管理员船龄 6.6年来源 量子链平台Qtum
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Qtum abigen

这是 Qtum x86 合约的一个轻量级的 ABI。这个 ABI 规范称为 Simple ABI。

SimpleABI 只编码字段值(flat values)和简单数组(simple arrays)。它不是智能合约 ABI 的终极状态,只是实现起来非常简单,最重要的是使用起来非常顺手。

abigen 可以以下 3 种方式运行:

1、Dispatcher -- 生成代码,用于解码 SCCS 上的 ABI 数据并调用适当的函数

2、Caller -- 为指定的合约生成代码,可使用 SimpleABI 轻松调用外部合约

3、Encoder -- 用一系列参数生成合约调用的数据。人们可以简单地用 sendtocontract 等即可调用 SimpleABI 合约

 
与 Solidity 的区别是什么?

Solidity 调用外部合约的 ABI 直接内建在语言中。Solidity 专门用于构建智能合约,因此这么设计是有一定道理的。

但是,x86 VM 支持多种不同的语言,这些语言不是专门为智能合约而设计的。这意味着我们必须在这些现有语言之上构建 ABI。使用复杂的语言分析库等或许可以自动构建适当的 ABI,但很难用,限制大,且不能在语言之间移植。

我们正在设计的这个新VM,应该是可以从你的 C 语言合约调用另一个 C 语言合约,也可以从你的 C++ 合约调用一个 Rust 合约等等。

这个 ABI 比 Solidity 的 ABI 简单得多,但与 Solidity 不同,它是显式调用的,即它只能调用在 ABI 文件中直接指定的函数。因此,这个 ABI 往往需要更多的模板代码来处理简单的事情,比如调用函数,甚至只是解码发送的 ABI 数据......所以,一个理想的工具是代码生成。我们可以使用模板代码来生成函数,这样开发人员实际中使用函数只要几行代码。

与 EVM 暴露“调用数据”的方式不一样的是,x86 VM具有“智能合约通信堆栈”(SCCS,smart contract communication stack)。我们只需要一个在合约之间传递和返回数据的栈,没必要解析一个大的扁平字节数组。

这大大简化了智能合约的实现,这个 ABI 就是为了利用这一点而设计的。SCCS 可以将每个参数视为栈上的一个子项,而不需要解码一大块数据。这也使得调用合约变得更容易,因为不再需要构造一大块数据。大块数据往往需要分配足够内存,将所有元素放入一个连续的内存区域;而 SCCS 可以使用许多较小的内存实现。


ABI 规范

ABI 规范很简单,每个函数 1 行。它还充当合约函数前后堆栈的表。即使不使用abigen,这也是一种有用的规范,可以手动实现对合约数据的编码解码的堆栈操作。

类似 ERC20 的接口示例:

ERC20Interface
# The first non-comment line is the name of the interface and used for all codegen prefixes
# this is a comment
selfBalance -> balance:uint64
address:UniversalAddress balance:fn -> balance:uint64
addressTo:UniversalAddress value:uint64 send:fn -> newFromBalance:uint64 newToBalance:uint64
address:UniversalAddress buyTokens:fn -> newBalance:uint64 -- payable


也可以使用数组:

ArrayExample
#declares someFunction takes an array of 20 bytes exactly
someData:uint8[20]:fixed someFunction:fn -> void
#declares someFunctionDynamic that takes an array of no more than 20 bytes
someData:uint8[20]:max someFunctionDynamic:fn -> void

支持的基本类型:

  • uint8
  • uint16
  • uint32
  • uint64
  • int8
  • int16
  • int32
  • int64
  • char
  • void -- 仅对返回数据有效。对应无返回数据
  • fn -- 特殊

更高级的类型:

  • UniversalAddress

基本类型尽可能传值使用。高级类型传引用。数组传引用,并指向值,值包括高级类型。

数组类型:

  • fixed(默认) - 数据必须是指定的确切大小
  • max(指定最大) -数据不能大于指定的大小。如果它较大,则会触发错误
  • dynamic(动态) - 任何长度都有效(使用前 uint8[])有效
  • clip(截断) - 如果数据大于指定的大小,那么它会被截断,不会触发任何错误


函数编号

函数编号的构造方式与 Solidity 类似。 sha256 哈希由函数行和接口名称组成,哈希值截断到后面 4 个字节作为函数号。

内存分配

大于 256 字节的数组都使用堆分配而不是栈。

接口

一个合约可以实现多个接口。每个接口使用该接口名称前缀来生成代码。对于具有相同名称的多个函数,只要它们由不同名称的接口定义,就可以同时存在于一个合约内。

包括其他接口:

MyContract
:interfaces ERC20, ERC721, MyParentContract

abigen 自动查找当前目录中的 ABI 文件名,并实现指定全局接口目录的方法。


语言

现在只支持 C. 之后会支持 Rust。

示例(手动生成) C代码:

struct simpletoken_Send_Params{
   UniversalAddressABI* address;
   uint64_t value;
};

struct simpletoken_Send_Returns{
   uint64_t recvvalue;
   uint64_t sendervalue;
};

void decodeABI(){
   //format: address:address value:uint64 SEND -> sendervalue:uint64 recvvalue:uint64
   //format: address:address BALANCE -> balance:uint6
   //format: SELFBALANCE -> balance:uint64
   uint32_t function = 0;
   if(qtumStackItemCount() == 0){
       //fallback function... 
   }
   QTUM_POP_VAL(function);
   switch(function){
       case CONTRACT_SELFBALANCE:
       {
           uint64_t resBalance;
           selfBalance(&resBalance);
           QTUM_PUSH_VAL(resBalance);
           return;
       }
       case CONTRACT_BALANCE:
       {
           UniversalAddressABI address;
           QTUM_POP_VAL(address);

           uint64_t resBalance;
           balance(&address, &resBalance);
           QTUM_PUSH_VAL(resBalance);
           return;
       }
       case CONTRACT_SEND:
       {
           struct simpletoken_Send_Params params;
           UniversalAddressABI __tmp1;
           params.address = &__tmp1;


           QTUM_POP_VAL(params.value);
           QTUM_POP_VAL(__tmp1);
           struct simpletoken_Send_Returns returns;

           send(&params, &returns);
           QTUM_PUSH_VAL(returns.sendervalue);
           QTUM_PUSH_VAL(returns.recvvalue);
           return;
       }
       default:
           qtumError("Invalid function");
           return;
   }
}

//format for this:
//address:address value:uint64 SEND -> sendervalue:uint64 recvvalue:uint64
struct QtumCallResultABI simpletoken_Send(const UniversalAddressABI* __contract, uint64_t __gasLimit,
   const struct simpletoken_Send_Params* params,
   struct simpletoken_Send_Returns* returns
   )
{
   if(__gasLimit == 0){
       __gasLimit = QTUM_CALL_GASLIMIT;
   }
   qtumStackClear();
   QTUM_PUSH_VAL(*params->address);
   QTUM_PUSH_VAL(params->value);
   uint32_t f = CONTRACT_SEND;
   QTUM_PUSH_VAL(f);
   struct QtumCallResultABI result;
   qtumCallContract(__contract, __gasLimit, 0, &result);
   if(result.errorCode != 0){
       return result;
   }
   QTUM_POP_VAL(returns->recvvalue);
   QTUM_POP_VAL(returns->sendervalue);
   return result;
}


其他

对于不支持内置数组大小的语言,不定长数组数组也会有个 "length" 参数暴露给 Caller 和 Dispatcher。
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