当我们部署和调用合约的时候，EVM 都在做些什么？
如果你开发过以太坊智能合约，想必你应该熟悉这样的操作 (此处以remix为例) ：
编写solidity代码 -> 编译 -> 部署-> 交互 。合约的编写与部署似乎并不是一件很麻烦的操作：编写阶段就不说了，Solidity语言大家都应该会；到了编译阶段，本地的 solc 编译器会把 Solidity 代码编译成字节码（bytecodes）；而在部署阶段，部署者通过发起一笔特殊交易（to的地址为空）calldata 带上编译后的字节码，等交易上链之后，就完成了合约的部署；而合约交互，就是call合约里的某个函数，等待函数的响应和返回，一切就是这样的简单。
但是正如开车一样，当你踩住油门后，车辆开始前进。然而这看似简单的操作背后是汽油爆燃、活塞往复、数百个齿轮啮合传动、轮胎与地面滚动摩擦的复杂行为。部署和调用合约也是如此，它涉及到 EVM 的堆栈操作，内存读写，存储访问等一系列底层操作。当部署合约时， EVM 把收到的 calldata 翻译成操作指令，把它们按照给定的长度和参数读入内存；当调用合约时，EVM 又根据收到的 calldata ，通过函数选择器来确定调用哪一段代码，并返回数值。如果只讲理论未免过于枯燥，为了便于讲解，我们这次用 ethernaut 的一道题目作为例子，详细了解 EVM 是如何部署和运行合约的，以及如何充当人肉编译器，徒手编写智能合约。
被标记为Jump Trading的地址向0x73af开头地址转入20万枚以太坊:12月19日消息，被Etherscan标记为Jump Trading的地址过去两日向0x73af开头地址转入20万枚以太坊。目前0x73af开头地址并未有其他动作。[2022/12/19 21:54:50]
这个题目是这样的：我们需要部署一个合约，当我们调用合约 **whatIsTheMeaningOfLife()**函数的时候，它需要返回一个数字 “42”。看起来很简单对吧？我们分分钟编写完毕：
慢着，题目后面还有个小小的附加要求：“所部署的合约大小不超过10个操作码”。好吧，这个要求的确够“小”，要知道连合约头部的 “函数选择器” 都不止 10 个操作码好吧？可是“函数选择器” 是什么，为什么会出现在合约里面呢？带着你的疑问，继续向下看。
我们通过 ./solc --asm --bin target.sol 来看看这个合约的最终编译结果：
608060405234801561001057600080fd5b5060b68061001f6000396000f3fe6080604052348015600f57600080fd5b506004361060285760003560e01c8063650500c114602d575b600080fd5b60336047565b604051603e91906067565b60405180910390f35b6000602a905090565b6000819050919050565b6061816050565b82525050565b6000602082019050607a6000830184605a565b9291505056fea26469706673582212206ef8c7b5177952a701b3b46b69cb3ec296f4c54c946692e8ec901f5e43c1e78a64736f6c63430008110033
以太坊网络当前已销毁261.79万枚ETH:金色财经报道，据Ultrasound数据显示，截止目前，以太坊网络总共销毁2617904.79枚ETH。其中，OpenSea销毁230050.03枚ETH，ETHtransfers销毁241026.06枚ETH，UniswapV2销毁137017.01枚。
注：自以太坊伦敦升级引入EIP-1559后，以太坊网络会根据交易需求和区块大小动态调整每笔交易的BaseFee，而这部分的费用将直接燃烧销毁。[2022/9/11 13:22:12]
这么一大坨十六进制数据，就是上述 Solidity 程序编译之后的字节码。当我们部署合约时，把这一堆 data 发给以太坊节点，等广播完成后，合约就部署完毕了。这是 solc 编译器编译 Solidity程序得到的代码，看似杂乱无章的的数据，其实都是和 opcodes 一一对应的。我们来一段一段地看这些代码：
合约部署代码:
合约运行代码:
auxdata:
我们先简单地把这堆代码分为合约的部署代码、运行代码、auxdata 三部分，如何理解这三种代码呢？我觉得可以理解为向太空发射卫星：“部署代码” 就是运载火箭，而“运行代码”就是卫星。运载火箭只在发射卫星时才起到作用，一旦卫星进入轨道，火箭就废弃了，只留下卫星在太空中与地球通信。 部署合约也是如此，在部署合约时，部署代码把一些初始化工作作完之后，就把合约的运行代码送入EVM，只留下运行代码在链上与用户进行交互。 （至于auxdata，它是紧跟在runtime代码后面的43个字节，相当于源码的指纹，可以用来验证。这只是数据，并不会被EVM执行。）
数据：以太坊上总锁仓量突破1000亿美元:据DeBank数据显示，当前以太坊上总锁仓量为1010.8亿美元，净锁仓量777.3亿美元。以太坊上锁仓资产排名前五分别为Maker（157亿美元）、Curve（154亿美元）、Aave V2(148亿美元)、Compound（124亿美元）、Uniswap V2（64亿美元）。[2021/10/21 20:45:26]
那么言归正传，我们题目要求我们合约运行代码的 opcedes 不超过 10 条，那么，这段代码对应的 opcodes 是多少条呢？答：71 条。（通过查看 Remix : ./artifacts/MagicNum.json 中的 bytecode 里的 opcodes 可以看到。而 deployedBytecode 里的 opcodes 却是 92 条，因为它的长度是 部署代码 + 运行代码 ）
那么问题来了，如何把 71 条 opcodes 精简到 10 条以内呢? 这就需要我们对 EVM 运行智能合约的方式有着一定的了解。如果不了解也没关系，拿起你手边的 EVM 指令集 ，我们一起来看看吧：
首先我们要知道，EVM 执行代码时是按照自上而下的顺序执行的，代码中没有其他入口点，始终从顶部 (也就是第一行 opcode ) 开始执行。（这点和 Windows 软件不一样，PE文件是有固定的入口点的,而且不同的 Windows 版本或不同的 PE 文件 入口点也会有所不同）。也就是说，当我们部署合约时， EVM 会从第一个bytecode开始读起。
报告：以太坊的拥堵和高额费用刺激了对具有类似智能合约功能但吞吐量更快的网络的需求:金色财经报道，CoinDesk Research将放弃其第三季度的季度回顾，该报告指出，尽管以太坊在最近 9 月的份额高于自 2017 年以来该系列中的任何时间，但所有其他区块链的份额是过去五个 9 月中最高的。正如 Kaloudis 和 Oosterbaan 在整个报告中指出的那样，替代第 1 层（L1）区块链越来越受欢迎，因为以太坊的拥堵和高额费用刺激了对具有类似智能合约功能但吞吐量更快的网络的需求。 这种需求反映在这些 L1 网络的本地货币的市值和其去中心化金融 (DeFi) 协议中的总锁定价值 (TVL) 或投资资金中。Cardano 的 ADA、Binance Smart Chain 的 BNB、Solana 的 SOL、Avalanche 的 AVAX 和 Terra 的 LUNA 现在按市值排名前 12 位。（CoinDesk）[2021/10/4 17:22:23]
所以我们看字节码最前面的部分，也就是它的部署代码：608060405234801561001057600080fd5b5060b68061001f6000396000f3fe
EIP-1559暂定于7月14日部署到以太坊主网上:半小时前，EthHub联合创始人Anthony?Sassano发推称：“EIP-1559暂定于2021年7月14日部署到以太坊主网上。”[2021/4/24 20:53:16]
对照 EVM 指令，我们可以识别出这段代码的含义：
然后我们看合约的运行代码：
综合以上可以发现，合约的运行代码的架构是这样的：
初始化操作、函数选择器这些，是 solc 在编译 Solidity 程序的时候自动生成的。如果我们砍掉这些复杂的东西，直接把我们想要的核心功能编码上去，不就可以在 10 条以内opcodes 实现既定功能了吗？
通过分析 图4 的 whatIsTheMeaningOfLife() 函数调用栈可以得知，让智能合约返回 “42” ( 十六进制 0x2a) 的关键在于 先用 mstore 指令将 0x2a 放入 Memory , 再用 return 指令将内存里的 0x2a 返回即可。至于那些函数名称和函数签名，只是高级语言的编译产物，直接用汇编实现的话，我们直接用这段代码读写内存，完全没有必要搞那些花里胡哨：
以上代码相当于构造了一个十分小的合约“运行代码”。前面我们说过，EVM 执行代码时是按照自上而下的顺序执行的，代码中没有其他入口点，始终从顶部 (也就是第一行 opcode ) 开始执行。而且我们编写的代码并没有函数选择器，也就是说，当外部账户调用该它时，无论传递给它什么样的参数、什么样的函数签名， EVM 都只会从它的 [00] 处开始执行，老老实实地走到 [09]，然后 return 给我们一个 0x20.
但这只是运行代码，还记得本文开头说的那三段字节码吗？是的，我们还差一个“运载火箭”（部署代码），把这段运行代码给发射出去：
部署代码的结构基本没怎么变，之前已有解析，此处就不罗嗦了，唯一的区别是把复制到内存的长度由 b6 改为 0a : 608060405234801561001057600080fd5b50600a8061001f6000396000f3fe
然后把他们拼接到一起，记得部署代码在前、运行代码在后，最后我们把这段代码发射出去就 OK了：
你将得到一个超级小巧、只有 10 个字节、无论传递什么参数都 只 会 返 回 42 的 “智能合约” （这么说看起来并不智能的样子……）
全文完。
关于作者：
https://twitter.com/0xNezha
来源：bress
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