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基于 Solidity IR 的編碼更改

2022-05-24 11:17 更新

Solidity可以通過(guò)兩種不同的方式生成EVM字節(jié)碼：直接從Solidity到EVM操作碼（“舊codegen”），或者通過(guò)Yul（“new codegen”或“IR-based codegen”）中的中間表示（“IR”）。

引入基于 IR 的代碼生成器，不僅使代碼生成更加透明和可審計(jì)，而且還實(shí)現(xiàn)了跨功能的更強(qiáng)大的優(yōu)化傳遞。

您可以使用標(biāo)準(zhǔn) json 中的選項(xiàng)在命令行上啟用它，我們鼓勵(lì)每個(gè)人嘗試一下！--via-ir{"viaIR": true}

出于幾個(gè)原因，舊的和基于IR的代碼生成器之間存在微小的語(yǔ)義差異，主要是在我們不希望人們依賴這種行為的領(lǐng)域。本節(jié)重點(diǎn)介紹舊的和基于 IR 的編碼機(jī)之間的主要區(qū)別。

僅語(yǔ)義更改

本節(jié)列出了僅語(yǔ)義的更改，因此可能會(huì)在現(xiàn)有代碼中隱藏新的和不同的行為。

在繼承的情況下，狀態(tài)變量初始化的順序已更改。

順序曾經(jīng)是：
- 所有狀態(tài)變量在開(kāi)始時(shí)都為零初始化。
- 評(píng)估從最派生到大多數(shù)基本協(xié)定的基本構(gòu)造函數(shù)參數(shù)。
- 初始化整個(gè)繼承層次結(jié)構(gòu)中的所有狀態(tài)變量，從最基本到最派生。
- 對(duì)線性化層次結(jié)構(gòu)中從最基本到最派生的所有協(xié)定運(yùn)行構(gòu)造函數(shù)（如果存在）。
新訂單：
- 所有狀態(tài)變量在開(kāi)始時(shí)都為零初始化。
- 評(píng)估從最派生到大多數(shù)基本協(xié)定的基本構(gòu)造函數(shù)參數(shù)。
- 對(duì)于線性化層次結(jié)構(gòu)中從最基本到最派生的每個(gè)合約：
  1. 初始化狀態(tài)變量。
  2. 運(yùn)行構(gòu)造函數(shù)（如果存在）。
這會(huì)導(dǎo)致合約的差異，其中狀態(tài)變量的初始值依賴于另一個(gè)合約中構(gòu)造函數(shù)的結(jié)果：
```
// SPDX-License-Identifier: GPL-3.0
pragma solidity >=0.7.1;

contract A {
    uint x;
    constructor() {
        x = 42;
    }
    function f() public view returns(uint256) {
        return x;
    }
}
contract B is A {
    uint public y = f();
}
```
以前，將設(shè)置為 0。這是因?yàn)槲覀儗⑹紫瘸跏蓟癄顟B(tài)變量：首先，設(shè)置為0，并且在初始化時(shí)，將返回0，導(dǎo)致也為0。使用新規(guī)則，將設(shè)置為42。我們首先初始化為 0，然后調(diào)用 A 的構(gòu)造函數(shù)，該構(gòu)造函數(shù)設(shè)置為 42。最后，在初始化時(shí)，返回 42，導(dǎo)致為 42。yxyf()yyxxyf()y
刪除存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)時(shí)，包含結(jié)構(gòu)成員的每個(gè)存儲(chǔ)槽都將完全設(shè)置為零。以前，填充空間保持不變。因此，如果結(jié)構(gòu)中的填充空間用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)（例如，在合約升級(jí)的上下文中），您必須知道現(xiàn)在也會(huì)清除添加的成員（雖然過(guò)去不會(huì)清除它）。delete
```
// SPDX-License-Identifier: GPL-3.0
pragma solidity >=0.7.1;

contract C {
    struct S {
        uint64 y;
        uint64 z;
    }
    S s;
    function f() public {
        // ...
        delete s;
        // s occupies only first 16 bytes of the 32 bytes slot
        // delete will write zero to the full slot
    }
}
```
對(duì)于隱式刪除，我們具有相同的行為，例如，當(dāng)結(jié)構(gòu)數(shù)組被縮短時(shí)。
函數(shù)修飾符的實(shí)現(xiàn)方式與函數(shù)參數(shù)和返回變量略有不同。如果在修飾符中多次計(jì)算占位符，這尤其有效。在舊的代碼生成器中，每個(gè)函數(shù)參數(shù)和返回變量在堆棧上都有一個(gè)固定的槽。如果函數(shù)由于多次使用或在循環(huán)中使用而多次運(yùn)行，則在下次執(zhí)行函數(shù)時(shí)，對(duì)函數(shù)參數(shù)或返回變量值的更改可見(jiàn)。新的代碼生成器使用實(shí)際函數(shù)實(shí)現(xiàn)修飾符，并傳遞函數(shù)參數(shù)。這意味著對(duì)函數(shù)體的多次計(jì)算將獲得相同的參數(shù)值，并且對(duì)返回變量的影響是，對(duì)于每次執(zhí)行，它們都會(huì)重置為其默認(rèn)（零）值。_;_;
```
// SPDX-License-Identifier: GPL-3.0
pragma solidity >=0.7.0;
contract C {
    function f(uint a) public pure mod() returns (uint r) {
        r = a++;
    }
    modifier mod() { _; _; }
}
```
如果在舊代碼生成器中執(zhí)行，它將返回，而在使用新代碼生成器時(shí)將返回。f(0)21
```
// SPDX-License-Identifier: GPL-3.0
pragma solidity >=0.7.1 <0.9.0;

contract C {
    bool active = true;
    modifier mod()
    {
        _;
        active = false;
        _;
    }
    function foo() external mod() returns (uint ret)
    {
        if (active)
            ret = 1; // Same as ``return 1``
    }
}
```
該函數(shù)返回以下值：C.foo()
- 舊代碼生成器：因?yàn)榉祷刈兞吭诘谝淮吻笾抵皟H初始化為一次，然后被 .它不會(huì)在第二次評(píng)估中再次初始化，也不會(huì)顯式分配它（由于），因此它保留其第一個(gè)值。10_;return 1;_;foo()active == false
- 新的代碼生成器：因?yàn)樗袇?shù)（包括返回參數(shù)）將在每次評(píng)估之前重新初始化。0_;
將數(shù)組從內(nèi)存復(fù)制到存儲(chǔ)以不同的方式實(shí)現(xiàn)。舊的代碼生成器總是復(fù)制完整的單詞，而新的代碼生成器在其結(jié)束后剪切字節(jié)數(shù)組。舊行為可能導(dǎo)致在陣列結(jié)束后（但仍在同一存儲(chǔ)插槽中）復(fù)制臟數(shù)據(jù)。這會(huì)導(dǎo)致某些合約的差異，例如：bytes
```
// SPDX-License-Identifier: GPL-3.0
pragma solidity >=0.8.1;

contract C {
    bytes x;
    function f() public returns (uint r) {
        bytes memory m = "tmp";
        assembly {
            mstore(m, 8)
            mstore(add(m, 32), "deadbeef15dead")
        }
        x = m;
        assembly {
            r := sload(x.slot)
        }
    }
}
```
以前會(huì)返回（它具有正確的長(zhǎng)度，并且正確的前8個(gè)元素，但隨后它包含通過(guò)程序集設(shè)置的臟數(shù)據(jù)）?，F(xiàn)在它正在返回（它具有正確的長(zhǎng)度和正確的元素，但不包含多余的數(shù)據(jù)）。f()0x64656164626565663135646561640000000000000000000000000000000000100x6465616462656566000000000000000000000000000000000000000000000010
對(duì)于舊代碼生成器，表達(dá)式的計(jì)算順序是未指定的。對(duì)于新的代碼生成器，我們嘗試按源代碼順序（從左到右）進(jìn)行評(píng)估，但不保證。這可能導(dǎo)致語(yǔ)義差異。

例如：
```
// SPDX-License-Identifier: GPL-3.0
pragma solidity >=0.8.1;
contract C {
    function preincr_u8(uint8 a) public pure returns (uint8) {
        return ++a + a;
    }
}
```
該函數(shù)返回以下值：preincr_u8(1)
- 舊代碼生成器：3（），但返回值通常未指定1 + 2
- 新代碼生成器：4（）但不保證返回值2 + 2
另一方面，函數(shù)參數(shù)表達(dá)式由兩個(gè)代碼生成器以相同的順序計(jì)算，但全局函數(shù)和 .例如：addmodmulmod
```
// SPDX-License-Identifier: GPL-3.0
pragma solidity >=0.8.1;
contract C {
    function add(uint8 a, uint8 b) public pure returns (uint8) {
        return a + b;
    }
    function g(uint8 a, uint8 b) public pure returns (uint8) {
        return add(++a + ++b, a + b);
    }
}
```
該函數(shù)返回以下值：g(1, 2)
- 舊代碼生成器：（）但返回值通常未指定10add(2 + 3, 2 + 3)
- 新代碼生成器：但不能保證返回值10
全局函數(shù)的參數(shù)，由舊代碼生成器從右到左計(jì)算，由新代碼生成器從左到右計(jì)算。例如：addmodmulmod
```
// SPDX-License-Identifier: GPL-3.0
pragma solidity >=0.8.1;
contract C {
    function f() public pure returns (uint256 aMod, uint256 mMod) {
        uint256 x = 3;
        // Old code gen: add/mulmod(5, 4, 3)
        // New code gen: add/mulmod(4, 5, 5)
        aMod = addmod(++x, ++x, x);
        mMod = mulmod(++x, ++x, x);
    }
}
```
該函數(shù)返回以下值：f()
- 舊代碼生成器：和aMod = 0mMod = 2
- 新的代碼生成器：和aMod = 4mMod = 0
新的代碼生成器對(duì)可用內(nèi)存指針施加了（）的硬限制。如果分配的值超過(guò)此限制，則會(huì)恢復(fù)。舊的代碼生成器沒(méi)有此限制。type(uint64).max0xffffffffffffffff

例如：
```
// SPDX-License-Identifier: GPL-3.0
pragma solidity >0.8.0;
contract C {
    function f() public {
        uint[] memory arr;
        // allocation size: 576460752303423481
        // assumes freeMemPtr points to 0x80 initially
        uint solYulMaxAllocationBeforeMemPtrOverflow = (type(uint64).max - 0x80 - 31) / 32;
        // freeMemPtr overflows UINT64_MAX
        arr = new uint[](solYulMaxAllocationBeforeMemPtrOverflow);
    }
}
```
函數(shù) f（）的行為如下：
- 舊代碼生成器：在大內(nèi)存分配后將數(shù)組內(nèi)容清零時(shí)耗盡氣體
- 新的代碼生成器：由于可用內(nèi)存指針溢出而恢復(fù)（不會(huì)耗盡氣體）

內(nèi)部

內(nèi)部函數(shù)指針

舊的代碼生成器使用代碼偏移量或標(biāo)記作為內(nèi)部函數(shù)指針的值。這尤其復(fù)雜，因?yàn)檫@些偏移量在構(gòu)造時(shí)和部署后是不同的，并且值可以通過(guò)存儲(chǔ)跨越此邊界。因此，兩個(gè)偏移量在構(gòu)造時(shí)被編碼為相同的值（不同的字節(jié)）。

在新的代碼生成器中，函數(shù)指針使用按順序分配的內(nèi)部 ID。由于無(wú)法通過(guò)跳轉(zhuǎn)進(jìn)行調(diào)用，因此通過(guò)函數(shù)指針的調(diào)用始終必須使用內(nèi)部調(diào)度函數(shù)，該函數(shù)使用語(yǔ)句來(lái)選擇正確的函數(shù)。switch

該 ID 是為未初始化的函數(shù)指針保留的，這些指針在調(diào)用時(shí)會(huì)導(dǎo)致調(diào)度函數(shù)中的死機(jī)。0

在舊的代碼生成器中，內(nèi)部函數(shù)指針使用一個(gè)特殊函數(shù)進(jìn)行初始化，該函數(shù)總是會(huì)導(dǎo)致死機(jī)。這會(huì)導(dǎo)致在構(gòu)造時(shí)對(duì)存儲(chǔ)中的內(nèi)部函數(shù)指針進(jìn)行存儲(chǔ)寫(xiě)入。

清理

舊代碼生成器僅在操作之前執(zhí)行清理，其結(jié)果可能受臟位值的影響。新的代碼生成器在任何可能導(dǎo)致臟位的操作后執(zhí)行清理。希望優(yōu)化器足夠強(qiáng)大，可以消除冗余的清理操作。

例如：

// SPDX-License-Identifier: GPL-3.0
pragma solidity >=0.8.1;
contract C {
    function f(uint8 a) public pure returns (uint r1, uint r2)
    {
        a = ~a;
        assembly {
            r1 := a
        }
        r2 = a;
    }
}

該函數(shù)返回以下值：f(1)

舊代碼生成器：（，fffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffe00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000fe)
新的代碼生成器：（，00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000fe00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000fe)

請(qǐng)注意，與新代碼生成器不同，舊代碼生成器在位不賦值（）之后不執(zhí)行清理。這會(huì)導(dǎo)致分配不同的值（在內(nèi)聯(lián)程序集塊內(nèi)）以在舊代碼生成器和新代碼生成器之間返回值。但是，在將的新值分配給之前，這兩個(gè)代碼生成器都會(huì)執(zhí)行清理。a = ~ar1ar2

以上內(nèi)容是否對(duì)您有幫助：

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基于 Solidity IR 的編碼更改

僅語(yǔ)義更改

內(nèi)部

內(nèi)部函數(shù)指針

清理