Guia de Práticas de Otimização de Gas para Contratos Inteligentes Ethereum

Guia de Práticas de Otimização de Gas em Contratos Inteligentes Ethereum

As taxas de Gas da mainnet Ethereum sempre foram um problema complicado, especialmente quando a rede está congestionada. Durante os períodos de pico, os usuários muitas vezes precisam pagar altas taxas de transação. Portanto, é crucial otimizar os custos de Gas durante a fase de desenvolvimento de contratos inteligentes. Otimizar o consumo de Gas não só pode reduzir efetivamente os custos de transação, mas também melhorar a eficiência das transações, proporcionando aos usuários uma experiência de uso de blockchain mais econômica e eficiente.

Este artigo irá abordar o mecanismo de taxas de Gas do Ethereum Virtual Machine (EVM), os conceitos centrais relacionados à otimização das taxas de Gas, bem como as melhores práticas para otimização das taxas de Gas ao desenvolver contratos inteligentes. Esperamos que este conteúdo possa inspirar e ajudar os desenvolvedores, ao mesmo tempo que ajuda os usuários comuns a compreender melhor o funcionamento das taxas de Gas do EVM, enfrentando juntos os desafios do ecossistema blockchain.

Ethereum contratos inteligentes de otimização de Gas: as 10 melhores práticas

Introdução ao mecanismo de taxa de Gas do EVM

Em redes compatíveis com EVM, "Gas" refere-se à unidade utilizada para medir a capacidade computacional necessária para executar operações específicas.

Na estrutura do EVM, o consumo de Gas é dividido em três partes: execução de operações, chamadas de mensagens externas e leitura/escrita de memória e armazenamento.

Devido ao fato de que a execução de cada transação requer recursos computacionais, será cobrada uma certa taxa para evitar ciclos infinitos e ataques de negação de serviço (DoS). A taxa necessária para completar uma transação é chamada de "taxa de Gas".

Desde a implementação do hard fork de Londres EIP-1559(), as taxas de Gas são calculadas pela seguinte fórmula:

Taxa de gás = unidades de gás utilizadas * (taxa base + taxa de prioridade)

A taxa base será destruída, enquanto a taxa prioritária servirá como incentivo, encorajando os validadores a adicionar transações à blockchain. Ao definir uma taxa prioritária mais alta ao enviar uma transação, é possível aumentar a probabilidade de a transação ser incluída no próximo bloco. Isso é semelhante a uma "gorjeta" que o usuário paga ao validador.

1. Compreender a otimização de Gas no EVM

Quando um contrato inteligente é compilado com Solidity, o contrato é convertido em uma série de "códigos de operação", ou opcodes.

Qualquer sequência de código de operação (, como a criação de contratos, a realização de chamadas de mensagem, o acesso ao armazenamento de contas e a execução de operações na máquina virtual ) tem um custo de consumo de Gas reconhecido, que está registrado no livro amarelo do Ethereum.

Após várias alterações no EIP, o custo de Gas de alguns códigos de operação foi ajustado, podendo divergir do que está no livro amarelo.

2.Conceitos básicos de otimização de Gas

O conceito central da otimização de Gas é priorizar operações de custo eficiente na blockchain EVM, evitando operações que têm um custo de Gas elevado.

No EVM, as seguintes operações têm um custo mais baixo:

  • Ler e escrever variáveis de memória
  • Ler constantes e variáveis imutáveis
  • Ler e escrever variáveis locais
  • Ler a variável calldata, como o array e a estrutura calldata.
  • Chamada de função interna

Operações de alto custo incluem:

  • Ler e escrever variáveis de estado armazenadas no armazenamento do contrato
  • Chamada de função externa
  • Operação em loop

Otimas práticas de otimização de Gas para contratos inteligentes Ethereum

Melhores Práticas de Otimização de Taxas de Gas EVM

Com base nos conceitos básicos acima, organizámos uma lista de melhores práticas para otimização das taxas de Gas para a comunidade de desenvolvedores. Ao seguir estas práticas, os desenvolvedores podem reduzir o consumo de Gas dos contratos inteligentes, diminuir os custos de transação e criar aplicações mais eficientes e amigáveis para o usuário.

1. Tente reduzir ao máximo o uso de armazenamento

No Solidity, o Storage( armazena) é um recurso limitado, cujo consumo de Gas é muito superior ao da Memory( memória). Cada vez que um contrato inteligente lê ou escreve dados no armazenamento, há altos custos de Gas.

De acordo com a definição do livro amarelo do Ethereum, o custo das operações de armazenamento é mais de 100 vezes superior ao das operações de memória. Por exemplo, as instruções OPcodesmload e mstore consomem apenas 3 unidades de Gas, enquanto operações de armazenamento como sload e sstore, mesmo nas melhores condições, custam pelo menos 100 unidades.

Os métodos para limitar o uso de armazenamento incluem:

  • Armazenar dados não permanentes na memória
  • Reduzir o número de modificações de armazenamento: ao manter os resultados intermediários na memória e, após a conclusão de todos os cálculos, atribuir os resultados às variáveis de armazenamento.

Oito melhores práticas para otimização de Gas em contratos inteligentes Ethereum

2. Variáveis empacotadas

O número de slots de armazenamento ( utilizados em contratos inteligentes e a forma como os desenvolvedores representam os dados terão um grande impacto no consumo de Gas.

O compilador Solidity empacota variáveis de armazenamento contínuas durante o processo de compilação e usa slots de armazenamento de 32 bytes como a unidade básica de armazenamento das variáveis. O empacotamento de variáveis refere-se à disposição adequada das variáveis, permitindo que várias variáveis se ajustem em um único slot de armazenamento.

Com este ajuste de detalhe, os desenvolvedores podem economizar 20.000 unidades de Gas. ) Armazenar um slot de armazenamento não utilizado consome 20.000 Gas (, mas agora apenas são necessários dois slots de armazenamento.

Uma vez que cada slot de armazenamento consome Gas, a compactação de variáveis otimiza o uso de Gas ao reduzir o número de slots de armazenamento necessários.

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) 3. Otimizar tipos de dados

Uma variável pode ser representada por vários tipos de dados, mas os custos das operações correspondentes a diferentes tipos de dados também variam. Escolher o tipo de dado adequado ajuda a otimizar o uso de Gas.

Por exemplo, em Solidity, os inteiros podem ser subdivididos em tamanhos diferentes: uint8, uint16, uint32, etc. Como a EVM executa operações em unidades de 256 bits, usar uint8 significa que a EVM deve primeiro convertê-lo para uint256, e essa conversão consome Gas adicional.

Visto isoladamente, aqui o uso de uint256 é mais barato do que uint8. No entanto, se usar a otimização de empacotamento de variáveis que sugerimos anteriormente, a situação muda. Se o desenvolvedor conseguir empacotar quatro variáveis uint8 em um único slot de armazenamento, o custo total de iterá-las será menor do que o de quatro variáveis uint256. Assim, o contrato inteligente pode ler e escrever em um único slot de armazenamento e colocar quatro variáveis uint8 na memória/armazenamento em uma única operação.

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) 4. Usar variáveis de tamanho fixo em vez de variáveis dinâmicas

Se os dados puderem ser controlados dentro de 32 bytes, recomenda-se usar o tipo de dados bytes32 em vez de bytes ou strings. Em geral, variáveis de tamanho fixo consomem menos Gas do que variáveis de tamanho variável. Se o comprimento em bytes puder ser limitado, escolha sempre o menor comprimento possível de bytes1 a bytes32.

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) 5. Mapeamento e arrays

A lista de dados de Solidity pode ser representada por dois tipos de dados: Arrays### e Mappings(, mas sua sintaxe e estrutura são completamente diferentes.

Na maioria dos casos, o mapeamento é mais eficiente e tem um custo mais baixo, mas os arrays possuem iterabilidade e suportam o empacotamento de tipos de dados. Portanto, é aconselhável priorizar o uso de mapeamentos ao gerenciar listas de dados, a menos que seja necessário iterar ou se possa otimizar o consumo de Gas através do empacotamento de tipos de dados.

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) 6. Usar calldata em vez de memory

As variáveis declaradas nos parâmetros da função podem ser armazenadas em calldata ou memory. A principal diferença entre os dois é que a memory pode ser modificada pela função, enquanto a calldata é imutável.

Lembre-se deste princípio: se os parâmetros da função forem somente leitura, deve-se preferir usar calldata em vez de memory. Isso pode evitar cópias desnecessárias de calldata da função para memory.

Ethereum contratos inteligentes de Gas otimização dez melhores práticas

7. Utilize as palavras-chave Constant/Immutable sempre que possível.

As variáveis Constant/Immutable não são armazenadas na memória do contrato. Essas variáveis são calculadas em tempo de compilação e armazenadas no bytecode do contrato. Portanto, em comparação com a memória, o custo de acesso a elas é muito menor, sendo recomendável usar as palavras-chave Constant ou Immutable sempre que possível.

Oito melhores práticas de otimização de Gas para contratos inteligentes Ethereum

8. Usar Unchecked garantindo que não ocorra overflow/underflow

Quando os desenvolvedores conseguem garantir que as operações aritméticas não resultarão em overflow ou underflow, podem usar a palavra-chave unchecked introduzida no Solidity v0.8.0 para evitar verificações desnecessárias de overflow ou underflow, economizando assim custos de Gas.

Além disso, versões 0.8.0 e superiores do compilador não precisam mais usar a biblioteca SafeMath, pois o próprio compilador já possui funcionalidades de proteção contra overflow e underflow.

Oito melhores práticas de otimização de Gas para contratos inteligentes Ethereum

9. otimizador de modificações

O código do modificador é incorporado à função modificada; cada vez que o modificador é utilizado, seu código é copiado. Isso aumenta o tamanho do bytecode e eleva o consumo de Gas.

Neste exemplo, ao reestruturar a lógica para a função interna _checkOwner(), permite-se reutilizar essa função interna no modificador, o que pode reduzir o tamanho do bytecode e diminuir os custos de Gas.

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) 10. otimização de curto-circuito

Para os operadores || e &&, a operação lógica sofre uma avaliação de curto-circuito, ou seja, se a primeira condição já puder determinar o resultado da expressão lógica, a segunda condição não será avaliada.

Para otimizar o consumo de Gas, as condições de baixo custo computacional devem ser colocadas à frente, assim é possível pular cálculos de alto custo.

Melhores práticas para otimização de Gas em contratos inteligentes Ethereum

Sugestões gerais adicionais

1. Remover código inútil

Se existirem funções ou variáveis não utilizadas no contrato, recomenda-se que sejam eliminadas. Esta é a forma mais direta de reduzir os custos de implantação do contrato e manter o tamanho do contrato pequeno.

Aqui estão algumas sugestões úteis:

Utilize os algoritmos mais eficientes para calcular. Se o resultado de certos cálculos for usado diretamente no contrato, então esses processos de cálculo redundantes devem ser removidos. Essencialmente, qualquer cálculo não utilizado deve ser eliminado.

No Ethereum, os desenvolvedores podem obter recompensas em Gas liberando espaço de armazenamento. Se uma variável não for mais necessária, deve-se usar a palavra-chave delete para removê-la ou defini-la como valor padrão.

Otimização de loop: evite operações de loop de alto custo, combine loops sempre que possível e mova cálculos repetidos para fora do corpo do loop.

( 2. Usar contratos pré-compilados

Os contratos pré-compilados oferecem funções de biblioteca complexas, como operações de criptografia e hashing. Como o código não é executado na EVM, mas sim localmente nos nós do cliente, é necessário menos Gas. O uso de contratos pré-compilados pode economizar Gas ao reduzir a carga computacional necessária para a execução de contratos inteligentes.

Exemplos de contratos pré-compilados incluem o algoritmo de assinatura digital de curva elíptica )ECDSA### e o algoritmo de hash SHA2-256. Ao utilizar esses contratos pré-compilados em contratos inteligentes, os desenvolvedores podem reduzir os custos de Gas e aumentar a eficiência da execução das aplicações.

3. Usar código de assembly inline

Assemblagem inline ( permite que os desenvolvedores escrevam código de baixo nível, mas eficiente, que pode ser executado diretamente pela EVM, sem a necessidade de usar os caros códigos de operação Solidity. A assemblagem inline também permite um controle mais preciso sobre o uso de memória e armazenamento, reduzindo ainda mais as taxas de Gas. Além disso, a assemblagem inline pode executar algumas operações complexas que são difíceis de realizar apenas com Solidity, oferecendo mais flexibilidade para otimizar o consumo de Gas.

No entanto, o uso de assembly em linha também pode trazer riscos e ser fácil

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AllInAlicevip
· 07-21 16:10
gás tão caro, não dá pra aguentar mais
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TopBuyerBottomSellervip
· 07-21 00:35
gás realmente está roubando dinheiro, estou tonto.
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PoetryOnChainvip
· 07-20 06:30
gás caro demais, quem vai fazer a negociação?
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LightningClickervip
· 07-18 19:09
A programar tarde da noite, todos estão a aprender isto.
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PerpetualLongervip
· 07-18 19:05
gás não reduza, por favor, não consigo aumentar minha posição...
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FarmToRichesvip
· 07-18 18:53
Gas está muito caro, os investidores de retalho foram todos embora.
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DeFiCaffeinatorvip
· 07-18 18:46
gás queimando me impede de dormir...
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