智能合約技術與開發（簡體書）

本書是區塊鏈智能合約開發中級教材的上冊，主要介紹了智能合約平臺部署和智能合約開發環境搭建，Solidity編程等相關知識。全書共分8章，內容包括區塊鏈智能合約開發概述、智能合約平臺、智能合約開發測試與部署、Solidity編程基礎、Solidity高級編程、Solidity合約與實例、智能合約安全、以太坊虛擬機。本書可用於“1+X”證書制度試點工作中的區塊鏈智能合約開發職業技能等級證書教學和培訓，也適合作為應用型本科、職業院校、技師學院的教材，同時也適合作為從事區塊鏈智能合約開發的技術人員的參考用書。

為了使區塊鏈智能合約開發職業技能等級標準順利推進，幫助學生通過區塊鏈智能合約開發職業技能等級認證考試，中鏈智培、智谷星圖和鏈人國際共同組織專家編寫了區塊鏈智能合約開發系列教材，整套教材的編寫遵循區塊鏈智能合約開發的專業人才職業素養養成和專業技能積累規律，將職業技能、職業素養和工匠精神融入教材設計思路中。

本書以教育部區塊鏈智能合約開發職業技能等級標準（中級）為編寫依據，針對智能合約技術與開發的技能要求和知識要求，從行業的實際需求出發組織全部內容。

通過本書，讀者可以掌握如何使用智能合約基本技術開發基於Solidity語言的智能合約。通過對相關知識的學習和應用，讀者可以理解智能合約技術的原理，培養智能合約開發的技能，為今後開發大型區塊鏈智能合約應用奠定扎實的理論與技術基礎，為適應未來的工作崗位提供保障。

本書共分8章，第1章介紹了智能合約的基本概念、模型、技術實現以及運行原理。第2章介紹了智能合約平臺的框架、客戶端、交易機制以及發展歷史。第3章介紹了智能合約的開發、測試與部署，以及Remix IDE等工具的詳細使用方法。第4章和第5章著重講述了Solidity語言的相關語法，以及用語言編寫程序實現繼承、匯編等智能合約的相關功能。第6章主要講解了通過Solidity語言編寫的合約案例以及一些合約標準，例如ERC20、ERC721。第7章介紹了典型的智能合約安全漏洞及其對應的著名安全歷史事件，同時在對漏洞代碼進行詳細講解的基礎上提出有效的防範方法。第8章詳細介紹了以太坊虛擬機的各項功能、工作原理，並把WASM作為拓展進行了補充。

本書由中鏈智培科技有限公司組織編寫，江西軟件職業技術大學江海、登鏈科技熊麗兵、深圳信息職業技術學院段虎編寫了本書的具體內容，北京智谷星圖教育科技有限公司潘星任、盧毅、江華為本書的編寫提供了技術支持，並審校全書。

由於編者水平和經驗有限，書中不妥及疏漏之處在所難免，懇請讀者批評指正。

編者2021年6月

第1章智能合約原理

1.1智能合約的定義

1.2為什麼需要智能合約

1.3智能合約的技術實現

1.4智能合約的模型

1.5智能合約的運行機制

第2章智能合約平臺

2.1以太坊概述

2.2以太坊架構

2.3智能合約

2.4帳戶

2.5帳戶狀態

2.6以太坊虛擬機

2.7gas

2.8以太坊交易

2.8.1價值傳遞

2.8.2創建智能合約

2.8.3調用合約方法

2.9區塊

2.10以太坊客戶端

2.10.1geth安裝

2.10.2geth使用

2.11以太坊錢包

2.12以太坊網絡

2.12.1主網網絡

2.12.2測試網絡

2.12.3私有網絡、開發者模式

2.12.4模擬區塊鏈網絡

2.12.5以太坊貨幣單位

2.13以太坊歷史回顧

2.13.1奧林匹克

2.13.2邊疆

2.13.3家園

2.13.4DAO分叉

2.13.5拜占庭

2.13.6君士坦丁堡

2.13.7伊斯坦布爾

2.13.8以太坊2.0

第3章智能合約的開發、測試與部署

3.1什麼是智能合約

3.2Remix

3.2.1基礎模塊

3.2.2典型模塊

3.2.3單元測試

第4章Solidity編程基礎

4.1Solidity中的變量

4.1.1狀態變量

4.1.2局部變量

4.1.3全局變量

4.1.4Solidity變量名

4.2Solidity數據類型

4.2.1值類型

4.2.2引用類型

4.2.3類型轉換

4.3函數調用

4.3.1參數

4.3.2返回值

4.3.3函數可見性

4.3.4狀態可變性(mutability)

4.4變量的作用域

4.5控制結構

4.6合約

4.6.1可見性

4.6.2構造函數

4.6.3使用new創建合約

4.6.4constant狀態常量

4.6.5immutable不可變量

4.6.6view（）函數

4.6.7pure（）函數

4.6.8getter（）函數

4.6.9receive()函數

4.6.10fallback()函數

4.6.11函數修改器

4.6.12函數重載

4.6.13事件

4.7錯誤處理及異常

4.7.1錯誤處理函數

4.7.2require()還是assert()

4.7.3try/catch

4.8Solidity全局變量及API

4.8.1區塊和交易屬性API

4.8.2ABI編碼及解碼函數API

4.8.3數學和密碼學函數API

第5章Solidity高級編程

5.1合約繼承

5.1.1多重繼承

5.1.2父合約構造函數

5.1.3抽象合約

5.1.4函數重寫

5.2接口

5.3庫

5.3.1內嵌庫

5.3.2鏈接庫

5.3.3using for

5.4應用程序二進制接口

5.4.1ABI編碼

5.4.2函數選擇器

5.4.3參數編碼

5.4.4通過ABI編碼調用函數

5.4.5ABI接口描述

5.5gas優化

5.5.1變量打包

5.5.2選擇適合的數據類型

5.5.3內存和存儲

5.5.4減少存儲

5.5.5其他建議

5.6使用內聯匯編

5.6.1匯編基礎概念

5.6.2Solidity中引入匯編

5.6.3匯編變量定義與賦值

5.6.4匯編中的塊和作用域

5.6.5匯編中訪問變量

5.6.6for循環

5.6.7if判斷語句

5.6.8匯編switch語句

5.6.9匯編函數

5.6.10元組

5.6.11匯編缺點

第6章Solidity合約

6.1OpenZeppelin

6.2SafeMath安全算數運算

6.3地址工具

6.4ERC165接口實現

6.5ERC20代幣

6.5.1標準ERC20實現

6.5.2WETH實現

6.6ERC777功能型代幣

6.6.1ERC1820接口注冊表

6.6.2ERC777標準

6.6.3ERC777實現

6.6.4實現Hook函數

6.7ERC721

6.7.1ERC721代幣規範

6.7.2ERC721實現

第7章智能合約的安全性

7.1安全事件

7.2安全原則

7.3已知的經典漏洞攻擊方法

7.3.1重入攻擊

7.3.2算術溢出

7.3.3delegatecall導致意外代碼的執行

7.3.4未檢查返回值

7.3.5拒絕服務

7.3.6錯誤命名構造函數

7.4總結

第8章以太坊虛擬機

8.1什麼是以太坊虛擬機

8.1.1概述

8.1.2帳號

8.1.3交易

8.1.4gas

8.1.5存儲、主存和棧

8.1.6指令集

8.1.7消息調用

8.1.8代理調用/代碼調用和庫

8.1.9日志

8.1.10創建合約

8.1.11移除合約

8.2EVM工作原理

8.2.1EVM解釋執行流程

8.2.2創建合約流程

8.2.3調用合約流程

8.2.4Solidity編譯為EVM字節碼

8.3EVM指令集

8.3.1算術運算指令

8.3.2位移運算指令

8.3.3比較操作指令

8.4gas

8.4.1執行階段的gas計量

8.4.2gas計量原則

8.4.3gas消耗和gas價格

8.4.4區塊的gas限制

8.5WASM拓展

8.5.1什麼是WASM

8.5.2WASM的特點

8.5.3WASM的優勢

8.5.4WASM有哪些對開發者友好的特點

8.5.5WASM在大型項目中的應用

參考文獻