substrate 合约模块简要剖析(一）：开云(中国)Kaiyun·官方网站，开云(中国)Kaiyun

本文主要讲解 substrate 合约模块的构建逻辑，srml/contracts 获取了部署和继续执行 WASM 智能合约的功能。作为一个模块化的区块链框架，不管是未来的波卡平行链还是基于 substrate 享有独立国家共识的链，比如 ChainX, 只要引进其合约模块，就不具备了合约功能，可以沦为一个智能合约平台。ChainX 目前就计划引进合约功能，对区块链智能合约开发者获取反对, 青睐有兴趣的同学持续注目。

substrate 的合约模块将不会分两篇文章展开理解，本篇主要讲解基本概念，substrate 合约与以太坊合约的一些联系与区别，还不会讲解一下上载合约代码 put_code 和实例单质大约 instantiate 两个外部模块的构建。合约模块一共有 3 个模块，第二篇将不会讲解第三个外部模块合约调用 call 的基本逻辑，并且不会详尽讲解下 substrate 关于合约存储收费的设计。以下代码分析基于 substrate 的 9 月 21 日 4117bb9ff 版本。

基本概念substrate 上的合约与以太坊合约有很多联系。首先普通账户和合约账户在外部展现出上没任何区别，都是一个哈希. 合约账户可以创立新的合约，也可以调用其他合约账户和普通账户。

如果是合约账户调用普通账户，就是一个普通的账户。当合约账户被移除时，关联的代码和存储也不会被移除。用户调用合约时，必需登录 Gas limit, 每次调用都必须花费 Gas 手续费, 合约内部调用的指令也不会消耗 Gas.当然也有一些区别。

以太坊在合约调用中，如果经常出现任何问题，整个状态都会回滚。但是在 substrate 的合约中如果经常出现了合约嵌套调用，比如合约 A 调用了合约 B, 合约 B 调用了合约 C，B 在调用 C 的过程中再次发生错误，那么只有 B 这一层的状态回滚，A 调用产生的状态改动依然保有。当以太坊经常出现类似于情况时，整个合约调用链的状态都会回滚，也就是 A 调用的状态改动会保有，而是不会被弃置。另外除了 Gas 费用，substrate 的合约还有一个 rent 费用， 也就是对于合约存储也展开了收费. 以太坊虽然早已有个涉及的 EIP 针对存储收费的辩论 EIP 103, 但是目前还没实行。

合约模块一共有三个与外部交互的模块:· put_code: 上载代码, 将准备好的 WASM 合约代码存储到链上, 如果继续执行顺利，不会回到一个 code_hash, 然后可以通过这个 code_hash 创立合约。再行将代码存储到链上的益处是，对于合约内部逻辑完全相同而只有初始化参数不一样的合约，比如很多以太坊上的很多 ERC20 合约，链上只必须存储一份代码，而不必须每次新建一个合约的时候，都要存储一份反复的代码，这似乎是校验的。· instantiate: 实例单质大约, 通过 put_code 回到的 code_hash 并起源于初始化参数创立一个合约账户，实例化过程不会调用合约内部的 deploy 函数对合约展开初始化，初始化只有一次。

最近 substrate 将合约模块的实例化方法从之前的 create 重命名为了 instantiate, 闻：PR: 3645。https://github.com/paritytech/substrate/pull/3645· call: 调用合约。在这里必须留意的是 substrate 有个存储收费的逻辑，如果调用的时候合约账户余额严重不足，合约就不会被移除 evict, 很多人应当遇上过这种情况。

put_code: 上载合约代码1. 调用 gas::buy_gas根据gas_limit实缴纳手续费。这一步是预先缴纳交易发起人的手续费。

如果最后继续执行已完成后，如果 Gas 不行完了，网卓新闻网，不会将剩下的 Gas 归还给用户。buy_gas 的代码在 srml/contracts/src/gas.rs。

缴纳手续费 = gas_price * gas_limit2.将代码存储到链上，调用 wasm::code_cache::save 继续执行存储代码的逻辑, save 代码坐落于 srml/contracts/src/wasm/code_cache.rs。在 save 中, 第一步是再行缴纳 PutCode 操作者的费用, 如果手续费过于必要回到。gas_meter 中就看起来一个"Gas 小管家"，这个管家管理的钱就是我们上一步预先缴纳的费用。在整个继续执行过程中，如果必须缴纳手续费，就从 gas_meter 中扣减，如果缴纳告终，必要回到。

关于手续费缴纳标准，也就是 gas_meter.charge(..) 拒绝接受两个参数，一个是 Token trait 的关联类型 Token::Metadata 和构建了 Token 的 trait object, Token 有一个方法 calculate_amount 抵应该缴纳的 Gas 酬劳。srml/contracts/src/wasm/runtime.rs 中定义了一个枚举 RuntimeToken, 它构建了 Token trait, 针对有所不同的操作者，缴纳有所不同的费用, 比如读书内存，写出内存，回到数据等等。在这里中用的 PutCodeToken(u32) 并不是 RuntimeToken 的成员，而是定义了一个元组结构体并构建了 Token 的 trait.第二步是调用 srml/contracts/src/wasm/prepare.rs 中的 prepare_contract 函数对上载的完整代码展开校验和做到一些预处理，如果全部校验通过，那么就不会存储到链上。

在这里不会校验:a. 入口函数否不存在：call, deployb. 否有定义内部存储c. 内存用于否多达阈值d. 否有浮点数第三步将校验通过的代码装配成一个结构体 PrefabWasmModule, 这个结构可以必要放在 WasmExecutable 里面, 然后载入存储。这里载入了两个存储，key 都是 code_hash, 一个是完整代码 original_code, 一个是 original_code 预处理后的 prefab_module.3. 回到剩下的 gas.instantiate: 创立合约通过 execute_wasm 建构 wasm 的基本继续执行过程。外部模块 instantiate 和 call 实质上都是要回头 execute_wasm，粗线条来讲，execute_wasm 第一步还是根据 gas_price * gas_limit 缴纳手续费, 然后结构一个顶层的继续执行环境 ExecutionContext 继续执行 wasm ，根据继续执行结果辨别否载入状态，归还剩下 Gas, 继续执行延后动作，这里的延后动作还包括对于 runtime 模块的方法调用，抛事件, 完全恢复合约等。ExecutionContext 是一个主要的结构体。

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