Jak wdrożyć strategie optymalizacji gazu stałego – Cryptopolitan

Optymalizacja gazu stałego ma kluczowe znaczenie dla innowacyjnego rozwoju kontraktów na blockchainie Ethereum. Gaz odnosi się do wysiłku obliczeniowego wymaganego do wykonania operacji w ramach inteligentnego kontraktu. Ponieważ gaz bezpośrednio przekłada się na opłaty transakcyjne, optymalizacja zużycia gazu jest niezbędna do minimalizacji kosztów i poprawy ogólnej wydajności inteligentnych kontraktów.

W tym kontekście Solidity, język programowania używany w inteligentnych kontraktach Ethereum, oferuje różne techniki i najlepsze praktyki optymalizacji gazu. Techniki te wymagają starannego rozważenia projektu kontraktu, przechowywania danych i wykonania kodu w celu zmniejszenia zużycia gazu.

Wdrażając strategie optymalizacji gazu, programiści mogą znacznie poprawić wydajność i opłacalność swoich inteligentnych kontraktów. Może to obejmować stosowanie odpowiednich typów danych i struktur przechowywania, unikanie zbędnych obliczeń, wykorzystywanie wzorców projektowych umów i stosowanie wbudowanych funkcji zaprojektowanych specjalnie do optymalizacji gazu.

Co to jest solidność?

Solidity to zorientowany obiektowo język programowania zaprojektowany specjalnie do tworzenia inteligentnych kontraktów na różnych platformach blockchain, z Ethereum jako głównym celem. Opracowali go Christian Reitwiessner, Alex Beregszaszi i byli współtwórcy Ethereum. Programy Solidity są wykonywane na maszynie wirtualnej Ethereum (EVM).

Jednym z popularnych narzędzi do pracy z Solidity jest Remix, zintegrowane środowisko programistyczne (IDE) oparte na przeglądarce internetowej, które umożliwia programistom pisanie, wdrażanie i uruchamianie inteligentnych kontraktów Solidity. Remix zapewnia przyjazny dla użytkownika interfejs i zaawansowane funkcje do testowania i debugowania kodu Solidity.

Kontrakt Solidity łączy kod (funkcje) i dane (stan) przechowywane pod określonym adresem w blockchainie Ethereum. Pozwala programistom tworzyć aranżacje dla różnych aplikacji, w tym systemów głosowania, platform crowdfundingowych, aukcji w ciemno, portfeli z wieloma podpisami i innych.

Na składnię i funkcje Solidity mają wpływ popularne języki programowania, takie jak JavaScript i C++, dzięki czemu jest stosunkowo dostępny dla programistów z wcześniejszym doświadczeniem w programowaniu. Jego zdolność do egzekwowania reguł i wykonywania działań w sposób autonomiczny, bez polegania na pośrednikach, sprawia, że ​​Solidity jest potężnym językiem do budowania zdecentralizowanych aplikacji (DApps) na platformach blockchain.

Czym dokładnie jest optymalizacja gazu i gazu w Solidity?

Gaz jest podstawową koncepcją w Ethereum, służącą jako jednostka miary dla wysiłku obliczeniowego wymaganego do wykonywania operacji w sieci. Każdy proces w inteligentnym kontrakcie Solidity zużywa określoną ilość gazu, a całkowita ilość zużytego gazu określa opłatę transakcyjną płaconą przez inicjatora kontraktu. Optymalizacja gazu stałego obejmuje techniki zmniejszania zużycia gazu w inteligentnym kodzie kontraktowym, dzięki czemu jego realizacja jest bardziej opłacalna.

Optymalizując zużycie gazu, programiści mogą zminimalizować opłaty transakcyjne, poprawić realizację kontraktów i zwiększyć wydajność swoich aplikacji. Techniki optymalizacji gazu w oprogramowaniu Solidity koncentrują się na zmniejszaniu złożoności obliczeniowej, eliminowaniu zbędnych operacji i optymalizacji przechowywania danych. Używanie efektywnych gazowo struktur danych, unikanie zbędnych obliczeń oraz optymalizacja pętli i iteracji to niektóre strategie zmniejszania zużycia gazu.

Co więcej, minimalizacja zewnętrznych wezwań do innych kontraktów, wykorzystanie wzorców Solidity o dużej wydajności, takich jak funkcje bezstanowe, oraz wykorzystanie narzędzi do pomiaru i profilowania gazu umożliwiają programistom optymalizację lepszego gazu.

Ważne jest, aby wziąć pod uwagę czynniki sieci i platformy wpływające na koszty gazu, takie jak zatory i modernizacje platform, aby odpowiednio dostosować strategie optymalizacji gazu.

Optymalizacja gazu stałego jest procesem iteracyjnym, który wymaga starannej analizy, testowania i udoskonalania. Wykorzystując te techniki i najlepsze praktyki, programiści mogą sprawić, że ich inteligentne kontrakty Solidity będą bardziej opłacalne, zwiększając ogólną wydajność i opłacalność ich aplikacji w sieci Ethereum.

Jakie są opłaty za gaz kryptograficzny?

Opłaty za gaz kryptograficzny to opłaty transakcyjne specyficzne dla inteligentnych łańcuchów bloków kontraktów, przy czym Ethereum jest pionierską platformą do wprowadzenia tej koncepcji. Jednak obecnie wiele innych łańcuchów bloków warstwy 1, takich jak Solana, Avalanche i Polkadot, również przyjęło opłaty za gaz. Użytkownicy płacą te opłaty, aby zrekompensować walidatorom zabezpieczenie sieci.

Użytkownikom prezentowane są szacunkowe wydatki na gaz przed potwierdzeniem transakcji podczas interakcji z tymi sieciami blockchain. W przeciwieństwie do standardowych opłat transakcyjnych, opłaty za gaz są uiszczane przy użyciu rodzimej kryptowaluty odpowiedniego łańcucha bloków. Na przykład opłaty za gaz Ethereum są rozliczane w ETH, podczas gdy blockchain Solana wymaga używania tokenów SOL do płacenia za transakcje.

Niezależnie od tego, czy wysyłasz ETH znajomemu, wybijasz NFT, czy korzystasz z usług DeFi, takich jak zdecentralizowane giełdy, użytkownicy są odpowiedzialni za uiszczenie związanych z tym opłat za gaz. Opłaty te odzwierciedlają wysiłek obliczeniowy wymagany do wykonania pożądanej operacji na łańcuchu blokowym i bezpośrednio przyczyniają się do motywowania walidatorów do ich udziału w sieci i wysiłków związanych z bezpieczeństwem.

Techniki optymalizacji gazów stałych

Techniki optymalizacji gazu Solidity mają na celu zmniejszenie zużycia gazu przez inteligentny kod umowy napisany w języku programowania Solidity.

Stosując te techniki, programiści mogą minimalizować koszty transakcji, poprawiać wydajność kontraktów i zwiększać wydajność swoich aplikacji. Oto kilka powszechnie stosowanych technik optymalizacji gazów w Solidity:

Mapowanie jest w większości przypadków tańsze niż tablice

Solidity wprowadza ekscytującą dynamikę między mapowaniami i tablicami w zakresie optymalizacji gazu. W maszynie wirtualnej Ethereum (EVM) mapowania są generalnie tańsze niż tablice. Dzieje się tak, ponieważ kolekcje są przechowywane jako oddzielne alokacje w pamięci, podczas gdy odwzorowania są przechowywane wydajniej.

Tablice w Solidity można pakować, co pozwala na grupowanie mniejszych elementów, takich jak uint8, w celu optymalizacji przechowywania. Nie można jednak załadować mapowań. Pomimo tego, że kolekcje potencjalnie wymagają większej ilości gazu do operacji, takich jak pobieranie długości lub analizowanie wszystkich elementów, zapewniają one większą elastyczność w określonych scenariuszach.

W przypadkach, gdy musisz uzyskać dostęp do długości kolekcji lub iterować przez wszystkie elementy, preferowane mogą być tablice, nawet jeśli zużywają więcej gazu. I odwrotnie, mapowania wyróżniają się w scenariuszach, w których wymagane jest bezpośrednie wyszukiwanie klucz-wartość, ponieważ zapewniają wydajne przechowywanie i pobieranie.

Zrozumienie dynamiki gazu między mapowaniami i macierzami w Solidity pozwala programistom podejmować świadome decyzje podczas projektowania umów, równoważąc optymalizację gazu z określonymi wymaganiami ich przypadku użycia.

Spakuj swoje zmienne

W Ethereum koszt gazu do wykorzystania pamięci jest obliczany na podstawie liczby używanych miejsc do przechowywania. Każde gniazdo pamięci ma rozmiar 256 bitów, a kompilator i optymalizator Solidity automatycznie obsługuje pakowanie zmiennych do tych gniazd. Oznacza to, że możesz upakować wiele zmiennych w jednym gnieździe pamięci, optymalizując wykorzystanie pamięci i zmniejszając koszty gazu.

Aby skorzystać z pakowania, musisz kolejno zadeklarować zmienne spakowalne w swoim kodzie Solidity. Kompilator i optymalizator automatycznie obsłużą rozmieszczenie tych zmiennych w gniazdach pamięci, zapewniając efektywne wykorzystanie przestrzeni.

Pakując zmienne razem, możesz zminimalizować liczbę używanych miejsc do przechowywania, co skutkuje niższymi kosztami gazu dla operacji magazynowania w inteligentnych umowach.

Zrozumienie koncepcji pakowania i efektywne jej wykorzystanie może znacząco wpłynąć na wydajność gazową Twojego kodu Solidity. Maksymalizując wykorzystanie miejsc do przechowywania i minimalizując koszty gazu do operacji przechowywania, możesz zoptymalizować wydajność i opłacalność swoich inteligentnych kontraktów Ethereum.

Zmniejsz liczbę połączeń zewnętrznych

W Solidity wywołanie zewnętrznego kontraktu pociąga za sobą znaczną ilość gazu. Aby zoptymalizować zużycie gazu, zaleca się skonsolidowanie wyszukiwania danych poprzez wywołanie funkcji, która zwraca wszystkie wymagane dane, zamiast wykonywania osobnych wywołań dla każdego elementu danych.

Chociaż to podejście może różnić się od tradycyjnych praktyk programowania w innych językach, okazuje się bardzo solidne w Solidity.

Wydajność gazu poprawia się, zmniejszając liczbę zewnętrznych połączeń kontraktowych i pobierając wiele punktów danych w jednym wywołaniu funkcji, co skutkuje opłacalnymi i wydajnymi inteligentnymi kontraktami.

uint8 nie zawsze jest tańszy niż uint256

Maszyna wirtualna Ethereum (EVM) przetwarza dane w porcjach po 32 bajty lub 256 bitów jednocześnie. Podczas pracy z mniejszymi typami zmiennych, takimi jak uint8, EVM musi najpierw przekonwertować je na bardziej znaczący typ uint256, aby wykonać na nich operacje. Ten proces konwersji wiąże się z dodatkowymi kosztami gazu, co może budzić wątpliwości co do uzasadnienia stosowania większej liczby mniejszych zmiennych.

Klucz leży w koncepcji pakowania. W oprogramowaniu Solidity można spakować wiele małych zmiennych do pojedynczego gniazda pamięci, optymalizując wykorzystanie pamięci i zmniejszając koszty gazu. Jeśli jednak definiujesz samotną zmienną, której nie można spakować z innymi, bardziej optymalne jest użycie typu uint256 niż uint8.

Używanie uint256 dla niezależnych zmiennych pozwala ominąć potrzebę kosztownych konwersji w EVM. Chociaż początkowo może się to wydawać sprzeczne z intuicją, podejście to zapewnia wydajność gazu poprzez dostosowanie do możliwości przetwarzania EVM. Pozwala także na łatwiejsze pakowanie i optymalizację podczas grupowania wielu małych zmiennych.

Zrozumienie tego aspektu EVM i korzyści płynących z pakowania w Solidity umożliwia programistom podejmowanie świadomych decyzji przy wyborze typów zmiennych. Biorąc pod uwagę koszty gazu związane z konwersją i wykorzystując możliwości pakowania, programiści mogą zoptymalizować zużycie gazu i zwiększyć wydajność swoich inteligentnych kontraktów w sieci Ethereum.

Użyj bytes32 zamiast string/bytes

W Solidity, gdy masz dane, które mieszczą się w 32 bajtach, zaleca się użycie typu danych bytes32 zamiast bajtów lub łańcuchów. Dzieje się tak dlatego, że zmienne o stałym rozmiarze, takie jak bajty32, są znacznie tańsze w kosztach gazu niż typy o zmiennym rozmiarze.

Używając bytes32, unikasz dodatkowych kosztów gazu związanych z typami o zmiennej wielkości, takimi jak bajty lub łańcuchy, które wymagają dodatkowej pamięci i operacji obliczeniowych. Solidity traktuje zmienne o stałym rozmiarze jako pojedyncze miejsce do przechowywania, co pozwala na wydajniejszą alokację pamięci i zmniejszenie zużycia gazu.

Optymalizacja kosztów gazu poprzez wykorzystanie zmiennych o stałym rozmiarze jest ważnym czynnikiem podczas projektowania inteligentnych umów w Solidity. Wybierając odpowiednie typy danych w oparciu o rozmiar danych, z którymi pracujesz, możesz zminimalizować zużycie gazu i poprawić ogólną opłacalność i wydajność umów.

Użyj zewnętrznych modyfikatorów funkcji

W Solidity, kiedy zdefiniujesz funkcję publiczną, którą można wywołać spoza kontraktu, parametry wejściowe tej funkcji są automatycznie kopiowane do pamięci i generują koszty gazu.

Jeśli jednak proces ma być wywoływany zewnętrznie, istotne jest zaznaczenie go w kodzie jako „zewnętrzny”. W ten sposób parametry funkcji nie są kopiowane do pamięci, ale odczytywane bezpośrednio z danych wywołania.

To rozróżnienie jest istotne, ponieważ jeśli twoja funkcja ma duże parametry wejściowe, oznaczenie jej jako „zewnętrznej” może zaoszczędzić znaczne ilości gazu. Unikając kopiowania parametrów do pamięci, możesz zoptymalizować zużycie gazu w swoich inteligentnych kontraktach.

Ta technika optymalizacji jest pomocna w scenariuszach, w których funkcja ma być wywoływana zewnętrznie, na przykład podczas interakcji z umową z innej umowy lub aplikacji zewnętrznej. Te drobne poprawki kodu Solidity mogą skutkować zauważalnymi oszczędnościami gazu, czyniąc Twoje aranżacje bardziej opłacalnymi i wydajnymi.

Wykorzystaj zasadę zwarcia na swoją korzyść

W Solidity, gdy używasz operatorów dysjunkcyjnych i koniunkcyjnych w swoim kodzie, kolejność umieszczenia funkcji może mieć wpływ na zużycie gazu. Rozumiejąc, jak działają ci operatorzy, możesz zoptymalizować zużycie gazu.

Podczas korzystania z alternatywy zużycie gazu jest zmniejszone, ponieważ jeśli pierwsza funkcja ma wartość true, druga funkcja nie jest wykonywana. Oszczędza to gaz, unikając zbędnych obliczeń. Z drugiej strony, w połączeniu, jeśli pierwsza funkcja ma wartość false, druga funkcja jest całkowicie pomijana, co jeszcze bardziej optymalizuje zużycie gazu.

Aby zminimalizować koszty gazu, zaleca się prawidłowe uporządkowanie funkcji, umieszczając na pierwszym miejscu rolę, która ma największe szanse powodzenia lub najbardziej prawdopodobną awarię. Zmniejsza to szanse na konieczność oceny drugiej funkcji i skutkuje oszczędnością gazu.

W oprogramowaniu Solidity wiele małych zmiennych można umieścić w gniazdach pamięci masowej, optymalizując wykorzystanie pamięci masowej. Jeśli jednak masz pojedynczą zmienną, której nie można skonsolidować z innymi, lepiej jest użyć uint256 zamiast uint8. Zapewnia to wydajność gazu poprzez dostosowanie do możliwości przetwarzania maszyny wirtualnej Ethereum.

Wnioski

Solidność jest wysoce skuteczna w osiąganiu opłacalnych transakcji podczas interakcji z umowami zewnętrznymi. Można to osiągnąć, wykorzystując regułę zwarcia, umieszczając wiele małych zmiennych w gniazdach pamięci i konsolidując pobieranie danych, wywołując jedną funkcję, która zwraca wszystkie niezbędne dane.

Banki centralne mogą również wykorzystywać techniki optymalizacji gazu, aby zminimalizować koszty transakcji i poprawić ogólną wydajność inteligentnych kontraktów. Zwracając uwagę na strategie optymalizacji gazu specyficzne dla Solidity, deweloperzy mogą zapewnić wydajną i ekonomiczną realizację swoich innowacyjnych interakcji kontraktowych. Przy starannym rozważeniu i wdrożeniu tych technik użytkownicy mogą skorzystać na zoptymalizowanym zużyciu gazu i udanych transakcjach.

Optymalizacja zużycia gazu w Solidity ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia opłacalnych transakcji i innowacyjnych interakcji kontraktowych. Wykorzystując regułę zwarcia, umieszczając wiele małych zmiennych w gniazdach pamięci i konsolidując pobieranie danych za pomocą pojedynczych wywołań funkcji, użytkownicy mogą korzystać z technik optymalizacji gazu, które zapewniają wydajną i ekonomiczną realizację ich kontraktów.

Banki centralne mogą również skorzystać z tych strategii, aby zminimalizować koszty transakcji i poprawić wydajność swoich inteligentnych kontraktów. Deweloperzy mogą zapewnić zoptymalizowane zużycie gazu i pomyślne transakcje, biorąc pod uwagę te strategie specyficzne dla Solidity.