以太坊主網(wǎng)的 Gas 費(fèi)用問(wèn)題在網(wǎng)絡(luò)擁堵時(shí)尤為突出，尤其是在高峰期，用戶(hù)需支付高昂的交易費(fèi)用。因此，在智能合約開(kāi)發(fā)階段進(jìn)行 Gas 費(fèi)優(yōu)化至關(guān)重要。優(yōu)化不僅能降低交易成本，還能提升效率，為用戶(hù)提供更經(jīng)濟(jì)、高效的區(qū)塊鏈體驗(yàn)。
本文概述了以太坊虛擬機(jī)（EVM）的 Gas 費(fèi)機(jī)制、Gas 費(fèi)優(yōu)化的核心概念及最佳實(shí)踐，旨在為開(kāi)發(fā)者提供實(shí)用幫助，并幫助普通用戶(hù)理解 EVM 的 Gas 費(fèi)運(yùn)作方式。
EVM 的 Gas 費(fèi)機(jī)制簡(jiǎn)介
在兼容 EVM 的網(wǎng)絡(luò)中，「Gas」是測(cè)量執(zhí)行特定操作所需計(jì)算能力的單位。
來(lái)源：以太坊官網(wǎng)[1]
每筆交易都需要計(jì)算資源，因此會(huì)收取費(fèi)用以防止無(wú)限循環(huán)和拒絕服務(wù)（DoS）攻擊。自 EIP-1559 生效以來(lái)，Gas 費(fèi)通過(guò)以下公式計(jì)算：
Gas fee = units of gas used * (base fee priority fee)
基礎(chǔ)費(fèi)被銷(xiāo)毀，優(yōu)先費(fèi)用作為激勵(lì)，鼓勵(lì)驗(yàn)證者將交易添加到區(qū)塊鏈中。
1. 理解 EVM 中的 Gas 優(yōu)化
當(dāng)用 Solidity 編譯智能合約時(shí)，合約會(huì)被轉(zhuǎn)換為一系列操作碼（opcodes）。每個(gè)操作碼都有一個(gè)公認(rèn)的 Gas 消耗成本，記錄在以太坊黃皮書(shū)中。
2. Gas 優(yōu)化的基本概念
Gas 優(yōu)化的核心是在 EVM 區(qū)塊鏈上選擇成本效率高的操作，避免昂貴的操作。
低成本操作包括：
讀寫(xiě)內(nèi)存變量 讀取常量和不可變變量 讀寫(xiě)本地變量 讀取 calldata 變量 內(nèi)部函數(shù)調(diào)用高成本操作包括：
讀寫(xiě)存儲(chǔ)中的狀態(tài)變量 外部函數(shù)調(diào)用 循環(huán)操作EVM Gas 費(fèi)優(yōu)化最佳實(shí)踐
以下是 Gas 費(fèi)優(yōu)化的最佳實(shí)踐清單，幫助開(kāi)發(fā)者降低智能合約的 Gas 消耗，減少交易成本并提高應(yīng)用效率。
1. 減少存儲(chǔ)使用
存儲(chǔ)操作的 Gas 成本遠(yuǎn)高于內(nèi)存操作。每次從存儲(chǔ)中讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)都會(huì)產(chǎn)生高額費(fèi)用。限制存儲(chǔ)使用的方法包括：
將非永久性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中 減少存儲(chǔ)修改次數(shù)2. 變量打包
合理安排變量，使多個(gè)變量適配到單個(gè)存儲(chǔ)槽中，可以節(jié)省 Gas。例如，將四個(gè) uint8 變量打包到一個(gè)存儲(chǔ)槽中，可節(jié)省大量 Gas。
3. 優(yōu)化數(shù)據(jù)類(lèi)型
選擇合適的數(shù)據(jù)類(lèi)型有助于優(yōu)化 Gas 使用。例如，使用 bytes32 替代 bytes 或 strings 可減少 Gas 消耗。
4. 使用固定大小變量替代動(dòng)態(tài)變量
建議使用固定大小的變量如 bytes32 替代動(dòng)態(tài)變量，以減少 Gas 消耗。
5. 映射與數(shù)組
優(yōu)先使用映射管理數(shù)據(jù)列表，除非需要迭代或可以通過(guò)數(shù)據(jù)類(lèi)型打包優(yōu)化 Gas 消耗。
6. 使用 calldata 代替 memory
如果函數(shù)參數(shù)是只讀的，應(yīng)優(yōu)先使用 calldata 而非 memory。
7. 盡可能使用 Constant/Immutable 關(guān)鍵字
Constant/Immutable 變量不會(huì)存儲(chǔ)在合約的存儲(chǔ)中，訪(fǎng)問(wèn)成本低。
8. 在確保不會(huì)發(fā)生溢出 / 下溢時(shí)使用 Unchecked
使用 unchecked 關(guān)鍵字可以避免多余的溢出或下溢檢查，從而節(jié)省 Gas 成本。
9. 優(yōu)化修改器
重構(gòu)修改器邏輯為內(nèi)部函數(shù)，可減少字節(jié)碼大小并降低 Gas 成本。
10. 短路優(yōu)化
將計(jì)算成本低廉的條件放在前面，可以跳過(guò)成本高昂的計(jì)算。
附加一般性建議
1. 刪除無(wú)用代碼
刪除未使用的函數(shù)或變量，減少合約部署成本。
2. 使用預(yù)編譯合約
使用預(yù)編譯合約如 ECDSA 和 SHA2-256 哈希算法，可以降低 Gas 成本。
3. 使用內(nèi)聯(lián)匯編代碼
內(nèi)聯(lián)匯編允許編寫(xiě)高效代碼，減少 Gas 消耗。
4. 使用 Layer 2 解決方案
Layer 2 解決方案如 rollups 和側(cè)鏈可以減少鏈上交易數(shù)量，降低 Gas 費(fèi)用。
5. 使用優(yōu)化工具和庫(kù)
使用 solc 優(yōu)化器等工具可以最小化字節(jié)碼大小，減少 Gas 消耗。
結(jié)論
優(yōu)化 Gas 消耗是開(kāi)發(fā)者的重要步驟，既能降低交易成本，又能提高智能合約效率。遵循上述最佳實(shí)踐，開(kāi)發(fā)者可以有效減少合約的 Gas 消耗，但必須謹(jǐn)慎操作，以防引入安全漏洞。
[1] :https://ethereum.org/en/developers/docs/gas/
[2] :https://ethereum.github.io/yellowpaper/paper.pdf
[3] :https://www.evm.codes/
[4] :https://www.evm.codes/precompiled
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