存儲中狀態(tài)變量的布局
合約的狀態(tài)變量以緊湊的方式存儲在存儲中，以便多個值有時使用相同的存儲槽。除了動態(tài)大小的數(shù)組和映射（見下文）之外，數(shù)據(jù)以連續(xù)的方式存儲在以第一個狀態(tài)變量開頭的項接一項地存儲，該狀態(tài)變量存儲在插槽中。對于每個變量，大小（以字節(jié)為單位）根據(jù)其類型確定。如果可能，需要少于 32 個字節(jié)的多個連續(xù)項目將打包到單個存儲槽中，具體取決于以下規(guī)則：0
- 存儲槽中的第一個項目以較低的順序?qū)R存儲。
- 值類型僅使用存儲它們所需的字節(jié)數(shù)。
- 如果值類型不適合存儲槽的剩余部分，則該值類型將存儲在下一個存儲槽中。
- 結(jié)構(gòu)和陣列數(shù)據(jù)總是啟動一個新的槽，并且根據(jù)這些規(guī)則，它們的物品被緊密地包裝起來。
- 結(jié)構(gòu)或數(shù)組數(shù)據(jù)后面的項始終啟動新的存儲槽。
對于使用繼承的協(xié)定，狀態(tài)變量的順序由從最基本守合同開始的協(xié)定的 C3 線性化順序確定。如果上述規(guī)則允許，來自不同合約的狀態(tài)變量確實共享相同的存儲槽。
結(jié)構(gòu)和數(shù)組的元素彼此相鄰存儲，就像它們作為單個值給出一樣。
警告
當使用小于 32 字節(jié)的元素時，合約的氣體使用量可能會更高。這是因為 EVM 一次在 32 個字節(jié)上運行。因此，如果元素小于此值，則 EVM 必須使用更多操作，以便將元素的大小從 32 個字節(jié)減少到所需的大小。
如果要處理存儲值，則使用減小大小的類型可能會有所幫助，因為編譯器會將多個元素打包到一個存儲槽中，從而將多個讀取或?qū)懭牒喜⒌絾蝹€操作中。但是，如果不同時讀取或?qū)懭氩壑械乃兄?，則可能會產(chǎn)生相反的效果：當將一個值寫入多值存儲槽時，必須首先讀取該存儲槽，然后將其與新值組合，以便不會破壞同一槽中的其他數(shù)據(jù)。
在處理函數(shù)參數(shù)或內(nèi)存值時，沒有固有的好處，因為編譯器不打包這些值。
最后，為了允許 EVM 對此進行優(yōu)化，請確保嘗試對存儲變量和成員進行排序，以便它們可以緊密地打包。例如，按 的順序聲明存儲變量，而不是 ，因為前者僅占用兩個存儲槽，而后者將占用三個。structuint128, uint128, uint256uint128, uint256, uint128
注意
存儲中狀態(tài)變量的布局被認為是 Solidity 外部接口的一部分，因為存儲指針可以傳遞到庫。這意味著對本節(jié)中概述的規(guī)則的任何更改都被視為語言的重大更改，并且由于其關(guān)鍵性，在執(zhí)行之前應(yīng)非常仔細地考慮。如果發(fā)生這樣的重大更改，我們希望發(fā)布一種兼容模式，在該模式下，編譯器將生成支持舊布局的字節(jié)碼。
映射和動態(tài)數(shù)組
由于映射和動態(tài)大小的數(shù)組類型不可預(yù)測，因此不能存儲在它們之前和之后的狀態(tài)變量“之間”。相反，根據(jù)上述規(guī)則，它們被認為僅占用32個字節(jié)，并且它們包含的元素從使用Keccak-256哈希計算的不同存儲槽開始存儲。
假設(shè)映射或陣列的存儲位置在應(yīng)用存儲布局規(guī)則后最終成為插槽。對于動態(tài)數(shù)組，此槽存儲數(shù)組中的元素數(shù)（字節(jié)數(shù)組和字符串是例外，請參閱下文）。對于映射，該槽保持為空，但仍需要確保即使有兩個映射彼此相鄰，其內(nèi)容最終也會位于不同的存儲位置。p
數(shù)組數(shù)據(jù)從 開始，其布局方式與靜態(tài)大小的數(shù)組數(shù)據(jù)相同：一個元素接一個，如果元素的長度不超過 16 個字節(jié)，則可能共享存儲槽。動態(tài)數(shù)組的動態(tài)數(shù)組以遞歸方式應(yīng)用此規(guī)則。元素的位置，其中類型為 ，計算如下（再次假設(shè)其本身存儲在插槽中）：插槽是，并且可以使用從插槽數(shù)據(jù)中獲取元素。keccak256(p)x[i][j]xuint24[][]xpkeccak256(keccak256(p) + i) + floor(j / floor(256 / 24))v(v >> ((j % floor(256 / 24)) * 24)) & type(uint24).max
與映射鍵對應(yīng)的值位于串聯(lián)位置，并且是根據(jù)其類型應(yīng)用于鍵的函數(shù)：kkeccak256(h(k) . p).h
-
對于值類型，將值填充到 32 個字節(jié)，其方式與將值存儲在內(nèi)存中時相同。
h -
對于字符串和字節(jié)數(shù)組，只是未填充的數(shù)據(jù)。
h(k)
如果映射值是非值類型，則計算的槽將標記數(shù)據(jù)的開始。例如，如果值為結(jié)構(gòu)類型，則必須添加與結(jié)構(gòu)成員對應(yīng)的偏移量才能到達該成員。
例如，請考慮以下合同：
// SPDX-License-Identifier: GPL-3.0
pragma solidity >=0.4.0 <0.9.0;
contract C {
struct S { uint16 a; uint16 b; uint256 c; }
uint x;
mapping(uint => mapping(uint => S)) data;
}
我們計算 的存儲位置。映射本身的位置是（前面有 32 個字節(jié)的變量）。這意味著 存儲在 。的類型再次是映射，并且 的數(shù)據(jù)從插槽 開始。結(jié)構(gòu)內(nèi)成員的槽偏移量是因為 并且被打包在單個槽中。這意味著 的插槽是 。該值的類型是 ，因此它使用單個插槽。data[4][9].c1xdata[4]keccak256(uint256(4) . uint256(1))data[4]data[4][9]keccak256(uint256(9) . keccak256(uint256(4) . uint256(1)))cS1abdata[4][9].ckeccak256(uint256(9) . keccak256(uint256(4) . uint256(1))) + 1uint256
bytes和string
bytes并且編碼相同。通常，編碼類似于 ，因為數(shù)組本身有一個插槽，而數(shù)據(jù)區(qū)域是使用該插槽位置的哈希值計算的。但是，對于短值（短于 32 個字節(jié)），數(shù)組元素將與長度一起存儲在同一個插槽中。stringbytes1[]keccak256
特別是：如果數(shù)據(jù)最多是字節(jié)長，則元素存儲在高階字節(jié)（左對齊）中，最低階字節(jié)存儲值。對于存儲長度為或更多字節(jié)的數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)組，主槽將存儲，并且數(shù)據(jù)將照常存儲在 中。這意味著您可以通過檢查是否設(shè)置了最低位來區(qū)分短數(shù)組和長數(shù)組：短位（未設(shè)置）和長位（設(shè)置）。31length * 232plength * 2 + 1keccak256(p)
注意
目前不支持處理無效編碼的插槽，但將來可能會添加。如果通過 IR 進行編譯，則讀取無效編碼的插槽會導(dǎo)致錯誤。Panic(0x22)
JSON 輸出
可以通過標準 JSON 接口請求合約的存儲布局。輸出是一個 JSON 對象，其中包含兩個鍵和 。該對象是一個數(shù)組，其中每個元素具有以下形式：storagetypesstorage
{
"astId": 2,
"contract": "fileA:A",
"label": "x",
"offset": 0,
"slot": "0",
"type": "t_uint256"
}
上面的示例是源單元的存儲布局，并且contract A { uint x; }fileA
-
astId是狀態(tài)變量聲明的 AST 節(jié)點的 ID -
contract是合約的名稱，包括其路徑作為前綴 -
label是狀態(tài)變量的名稱 -
offset是存儲槽內(nèi)根據(jù)編碼的偏移量（以字節(jié)為單位） -
slot是狀態(tài)變量駐留或啟動的存儲槽。此數(shù)字可能非常大，因此其 JSON 值表示為字符串。 -
type是用作變量類型信息鍵的標識符（如下所述）
給定的 ，在本例中表示 中的一個元素，其形式為：typet_uint256types
{
"encoding": "inplace",
"label": "uint256",
"numberOfBytes": "32",
}
哪里
-
encoding數(shù)據(jù)在存儲中的編碼方式，其中可能的值為： -
label是規(guī)范類型名稱。 -
numberOfBytes是已用字節(jié)數(shù)（作為十進制字符串）。請注意，如果這意味著使用了多個插槽。numberOfBytes > 32
除了上述四種類型之外，某些類型還有額外的信息。映射包含其和類型（再次引用此類型映射中的條目），數(shù)組具有其類型，結(jié)構(gòu)以與頂級相同的格式列出它們（見上文）。keyvaluebasemembersstorage
注意
合約存儲布局的 JSON 輸出格式仍被視為實驗性格式，并且可能會在 Solidity 的非中斷版本中發(fā)生變化。
下面的示例演示協(xié)定及其存儲布局，其中包含值和引用類型、編碼打包的類型以及嵌套類型。
// SPDX-License-Identifier: GPL-3.0
pragma solidity >=0.4.0 <0.9.0;
contract A {
struct S {
uint128 a;
uint128 b;
uint[2] staticArray;
uint[] dynArray;
}
uint x;
uint y;
S s;
address addr;
mapping (uint => mapping (address => bool)) map;
uint[] array;
string s1;
bytes b1;
}
{
"storage": [
{
"astId": 15,
"contract": "fileA:A",
"label": "x",
"offset": 0,
"slot": "0",
"type": "t_uint256"
},
{
"astId": 17,
"contract": "fileA:A",
"label": "y",
"offset": 0,
"slot": "1",
"type": "t_uint256"
},
{
"astId": 20,
"contract": "fileA:A",
"label": "s",
"offset": 0,
"slot": "2",
"type": "t_struct(S)13_storage"
},
{
"astId": 22,
"contract": "fileA:A",
"label": "addr",
"offset": 0,
"slot": "6",
"type": "t_address"
},
{
"astId": 28,
"contract": "fileA:A",
"label": "map",
"offset": 0,
"slot": "7",
"type": "t_mapping(t_uint256,t_mapping(t_address,t_bool))"
},
{
"astId": 31,
"contract": "fileA:A",
"label": "array",
"offset": 0,
"slot": "8",
"type": "t_array(t_uint256)dyn_storage"
},
{
"astId": 33,
"contract": "fileA:A",
"label": "s1",
"offset": 0,
"slot": "9",
"type": "t_string_storage"
},
{
"astId": 35,
"contract": "fileA:A",
"label": "b1",
"offset": 0,
"slot": "10",
"type": "t_bytes_storage"
}
],
"types": {
"t_address": {
"encoding": "inplace",
"label": "address",
"numberOfBytes": "20"
},
"t_array(t_uint256)2_storage": {
"base": "t_uint256",
"encoding": "inplace",
"label": "uint256[2]",
"numberOfBytes": "64"
},
"t_array(t_uint256)dyn_storage": {
"base": "t_uint256",
"encoding": "dynamic_array",
"label": "uint256[]",
"numberOfBytes": "32"
},
"t_bool": {
"encoding": "inplace",
"label": "bool",
"numberOfBytes": "1"
},
"t_bytes_storage": {
"encoding": "bytes",
"label": "bytes",
"numberOfBytes": "32"
},
"t_mapping(t_address,t_bool)": {
"encoding": "mapping",
"key": "t_address",
"label": "mapping(address => bool)",
"numberOfBytes": "32",
"value": "t_bool"
},
"t_mapping(t_uint256,t_mapping(t_address,t_bool))": {
"encoding": "mapping",
"key": "t_uint256",
"label": "mapping(uint256 => mapping(address => bool))",
"numberOfBytes": "32",
"value": "t_mapping(t_address,t_bool)"
},
"t_string_storage": {
"encoding": "bytes",
"label": "string",
"numberOfBytes": "32"
},
"t_struct(S)13_storage": {
"encoding": "inplace",
"label": "struct A.S",
"members": [
{
"astId": 3,
"contract": "fileA:A",
"label": "a",
"offset": 0,
"slot": "0",
"type": "t_uint128"
},
{
"astId": 5,
"contract": "fileA:A",
"label": "b",
"offset": 16,
"slot": "0",
"type": "t_uint128"
},
{
"astId": 9,
"contract": "fileA:A",
"label": "staticArray",
"offset": 0,
"slot": "1",
"type": "t_array(t_uint256)2_storage"
},
{
"astId": 12,
"contract": "fileA:A",
"label": "dynArray",
"offset": 0,
"slot": "3",
"type": "t_array(t_uint256)dyn_storage"
}
],
"numberOfBytes": "128"
},
"t_uint128": {
"encoding": "inplace",
"label": "uint128",
"numberOfBytes": "16"
},
"t_uint256": {
"encoding": "inplace",
"label": "uint256",
"numberOfBytes": "32"
}
}
}
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