Solidity - 内存布局

2018-10-24 笔记


Solidity - 引用类型中提到,当没有给局部变量的uint[] storage p赋值的时候,p会默认指向storage的第一个slot
首先,slot的英文翻译是指容器的插槽、投币口,暂时先不解释这个东西。先看看storage,官方对storage的解释是

Every account has a persistent key-value store mapping 256-bit words to 256-bit words called storage.
中文意思是,storage是一个持久化的存储区,它将32字节的键映射到32字节的键。

简单理解就是,storage是一个超大的数组,数组可以看成储物柜,slot就是一个个的小柜子。

数组.png

其中每一个slot的大小是32字节,slot0的地址(即storage的起始地址)是0x00。Solidity对声明时候没有进行初始化的变量,都默认值为0。因此p作为一个指针,其中指针的值就是内存的地址(这点与C语言指针一样),因此它会指向slot0。至于为什么a的值变了,当然就是因为a存储在了slot0
下面整理一下storage内存布局的几条规则:

  1. 变量位置按照声明的顺序,从slot0开始排序。因此a存储在了slot0
  2. 变量占用的内存大小与他定义的类型一致,也就是uint256占用32个字节,uint8占用1个字节。
  3. 如果一个变量不能完全存在一个slot中,那么他就从下一个slot开始存储。
uint8 a;      //存储在slot0
uint256 b;    //因为slot0剩余的空间不够存下一个uint256,则从slot1开始存储,另外uint 相当于 uint256
  1. structsarrays总是在一个新的slot中开始存储,并且占用整个slot,但每一个元素是紧紧相挨的。
pragma solidity ^0.4.0;
contract hello {
        struct items {
            uint8 a;
            uint8 b;
        }
        items[3] public items_arr;
}

items_arr数组有三个元素,他们的内存占用情况是,首先struct items的内存占用是2字节,然后按照一个struct占用一个slot的话,那么items_arr占用了3*32的字节,其中很多都浪费了。(这个其实我自己也不太肯定,因为使用Remix调试的时候,看不到storage内存详情,也许要通过指令集来判断,这里暂时存疑,以后验证再补充。XXX)

Arrays的存储方式

arrays有两种类型,静态长度uint[3]与动态长度uint[]。静态长度的话,在编译的时候,就可以确定他的内存占用大小,因此可以提前分配。但是动态长度的array,他的元素大小是不确定的,因此需要使用别的方式来存储动态长度的数组。举个例子:

pragma solidity ^0.4.0;
contract hello {
        uint a;
        uint[] public b;
        uint c;
        uint[3] d;
}

其中a的位置是slot0,那么b的位置是slot1c的位置是slot2d的位置是slot3-slot5。可以看到动长数组只占用了一个slot,然后这个位置用来存放动长数组的长度,即b.lenght的值。动态数组的元素存储在其他的位置,这个位置根据keccak256()方法计算出来,比如b[1]的位置就是keccak256(1 . p)。其中pb所在slot1的起始地址0x32(因为一个slot32个字节),另外.代表的是连接符。

Mappings的存储方式

Mappings也会占用一个slot,但是这个slot是空的,不记录东西,用来做为寻找元素的基址,寻址方式则跟Arrays的一样。

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