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Solidity

Solidity는 스마트 계약 작성을 위한 언어로 EVM에서 사용한다.

솔라나 같은 플랫폼은 Rust, C++를 사용하는데, 왜 새로운 언어를 만들었는가?

블록체인 시스템을 반영하는 구조의 언어를 만들기 위해서이다.

언어는 CPU와 메모리의 연산, 디스크나 네트워크 접근을 위해 라이브러리를 필요로 한다.

블록체인은 storage 영역까지 동일해야 한다. 게임이 디스크에 저장되는 위치는 각 컴퓨터마다 다를 수 있지만, 블록체인은 모든 컴퓨터에서 동일한 트랜잭션을 처리하고 동일한 결과를 가져온다.

하나의 컨트랙트가 다른 컴퓨터 위에서 실행되어도 결과는 동일해야 하며, 외부 변수에 의해서 결과가 달라지지 않아야 한다.

모든 데이터 수정 작업은 트랜잭션 안에서 이루어지며, 외부와 차단된 상태에서 oracle이 storage 값을 미리 변경해 놓는다. 이후의 트랜잭션은 oracle이 저장한 storage를 가져온다.

Stack-based vs Register-based

virtual machine의 종류. stack based는 스택포인터로 인해서 제일 상단에 있는 것을 기준으로 연산이 일어나는것. stack based는 사실상 레지스터 두개만 있어도 됨. 명령어가 짧아진다.

EVM

EVM은 stack-based VM으로, 스택 포인터를 통해 상단에 있는 것들의 연산이 이루어진다.

EVM은 stack-based이며, JVM도 stack-based이다. 코드 양을 줄일 수 있는 장점이 있다.

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Word size: 256bit로, 최대 처리할 수 있는 비트의 길이가 크다. public key등의 크기가 크기 때문에 한번에 처리하기 위해서이다.

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Precompiled contract: address 영역의 메모리를 미리 할당하여 정해진 연산을 할 수 있는 기능을 제공한다. (예: SHA-256 해싱)

트랜잭션 수수료는 가스가 계산되어 유저의 이더 잔고에서 차감된다.

Value Types in Solidity

Address

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address: EVM 체인의 20바이트 주소 값.

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address payable: address와 같지만, 추가적으로 transfer와 send 메소드를 포함한다. 이 메소드는 이더를 직접 전송하는 데 사용된다.

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address payable -> address: 암시적 변환이 허용된다.

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address -> address payable: 변환하려면 payable(<address>)를 사용해야 한다.

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다른 타입 -> address: uint160, 정수 리터럴, bytes20, contract에서 명시적으로 변환 가능.

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다른 타입 -> address payable: 오직 address와 contract만 허용된다.

멤버 함수

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balance: 주소의 잔액을 조회할 수 있다.

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transfer: 주어진 주소로 이더를 전송하며, 잔액이 부족하거나 수신자가 거부할 경우 revert된다.

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send: transfer의 저수준 버전으로, 실행 실패 시 false를 반환한다.

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call, delegatecall, staticcall: 다른 계약과 상호작용하기 위한 저수준 인터페이스로, 입력 파라미터는 abi.encodeWithSignature를 사용하여 인코딩해야 하며, gas와 value를 수동으로 설정할 수 있다.

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code: 계약의 코드를 가져온다.

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codehash: 계약의 코드 해시를 가져오며, 주소가 계약인지 확인하는 데 사용된다.

Contract

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User-defined type: 사용자가 정의한 타입으로, 배포된 스마트 계약을 나타낸다.

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주소 간 변환: address와 contract 간에 명시적 변환이 가능하다.

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런타임에 계약을 배포할 수 있다.

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접근 가능한 멤버: public으로 선언된 함수와 변수.

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type C is V: C는 새로운 사용자 정의 타입이며, V는 기본값 타입이어야 한다.

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*C.wrap()**와 C.unwrap(): 유일하게 암시적으로 정의된 연산자.

Address 및 Selector

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.address: 계약의 주소를 나타내며, 이 주소를 통해 스마트 계약과 상호작용할 수 있다.

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.selector: 함수의 ABI(응용 프로그램 인터페이스) 함수 선택자를 포함하며, 특정 함수 호출을 구분하는 데 사용된다.

Memory

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설명: 함수 호출 시 메모리에 저장되며, 함수 호출이 끝나면 사라진다.

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용도: 임시 데이터 저장에 사용된다.

Storage

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설명: 계약의 영구 저장소에 저장되며, 계약의 생명 주기 동안 유지된다.

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용도: 상태 변수를 저장하는 데 사용된다.

Calldata

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설명: 함수 호출을 위한 특별한 데이터 위치로, 읽기 전용이며 비영구적이다.

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용도: 외부 호출에서 인수로 전달된 데이터를 저장하는 데 사용된다.

할당 동작 (Assignment Behavior)

Solidity에서는 데이터 위치에 따라 할당 동작이 다르게 작동한다.

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Storage와 Memory 간의 할당: 항상 독립적인 복사를 생성한다.

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Memory 간의 할당: 참조만 생성하며, 변경 사항이 두 곳에서 모두 보인다.

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Storage에서 로컬 Storage 변수로의 할당: 참조를 생성한다.

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다른 Storage로의 할당: 항상 복사된다.

버전 프래그마 (Version Pragma)

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정의: Solidity 소스 코드의 컴파일러 버전을 지정한다.

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예시: pragma solidity ^0.8.18;는 0.8.18 이상 0.9.0 미만의 버전에서 컴파일 가능하다는 의미이다.

ABI Coder Pragma

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정의: ABI 인코딩 및 디코딩을 위한 프래그마이다.

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예시: pragma abicoder v1 또는 pragma abicoder v2를 사용하여 중첩 배열 및 구조체를 인코딩/디코딩할 수 있다.

상태 변수 (State Variables)

상태 변수는 계약의 저장소를 사용하여 계약의 상태를 저장한다.

Constant

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정의: 컴파일 타임에 고정된 값으로, 컴파일 시 해당 값을 대체한다.

Immutable

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정의: 생성자에서 할당할 수 있으며, 배포 시 해당 값을 대체한다.

함수의 상태 (Function State)

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view: 상태 변수를 읽을 수 있지만 수정할 수 없다.

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pure: 상태 변수를 읽거나 수정할 수 없다. 즉, 함수 내에서 상태와 관련된 변수를 사용할 수 없다.

이벤트 (Events)

이벤트는 계약의 로깅 기능을 제공하며, 다음과 같은 특징이 있다.

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기능: 계약의 상태 변화나 특정 작업이 수행될 때 로그를 기록한다.

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구독 및 청취: 애플리케이션은 이벤트를 청취하고 반응할 수 있다.

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인덱스된 속성: 최대 세 개의 파라미터를 인덱스할 수 있으며, 이는 이벤트의 "주제"로 표시된다.

블록 관련 정보

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block.coinbase: 현재 블록을 채굴한 마이너의 주소를 나타낸다.

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block.difficulty: 현재 블록의 난이도를 나타내며, EVM이 Paris 이전일 경우 난이도를 반환하고, EVM이 Paris 이후일 경우 block.prevrandao의 별칭으로 사용된다.

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block.gaslimit: 현재 블록의 가스 한도이다.

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block.number: 현재 블록 번호를 나타낸다.

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block.prevrandao: 비콘 체인에서 제공하는 난수이다.

메시지 관련 정보

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msg.data: 함수 호출 시 전달된 calldata를 포함한다.

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msg.sender: 메시지를 전송한 주소를 나타낸다.

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msg.sig: 호출된 함수의 ID를 나타낸다.

ABI 인코딩/디코딩

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abi.decode(bytes memory encodedData, (...)): 인코딩된 데이터를 디코딩하며, 반환 값은 여러 개의 변수로 나눌 수 있다.

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abi.encode(...): 주어진 인자를 인코딩하여 바이트 배열을 반환한다. 주로 함수 호출 시 사용된다.

abi.encode(addr1, addr2, mystr);
Solidity
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abi.encodePacked(...): 인코딩된 바이트 배열을 반환하며, 해싱 용도로 사용된다. 저장 용량이 덜 소모된다.

abi.encodePacked(addr1, addr2, mystr);
Solidity
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abi.encodeWithSelector(bytes4 selector, ...): 선택자와 함께 인코딩된 바이트 배열을 반환한다. 함수 호출 시 사용된다.

abi.encode(fn.selector, addr1, addr2, mystr);
Solidity
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abi.encodeWithSignature(string memory signature, ...): 함수의 서명과 함께 인코딩된 바이트 배열을 반환한다.

abi.encodeWithSignature("foo(address,address,string)", addr1, addr2, mystr);
Solidity
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abi.encodeCall(function functionPointer, (...)): 함수 포인터를 사용하여 인코딩된 바이트 배열을 반환한다.

abi.encodeCall(fn, addr1, addr2, mystr);
Solidity
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오류 처리

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assert(bool condition): 조건이 충족되지 않으면 revert된다. 내부 오류에 사용된다.

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require(bool condition): 조건이 충족되지 않으면 revert된다. 입력 오류나 외부 오류에 사용된다.

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require(bool condition, string memory message): 조건이 충족되지 않으면 revert되며, 오류 메시지를 제공한다.

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revert(): 실행을 중단하고 상태 변경을 revert한다.

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revert(string memory reason): 실행을 중단하고 상태 변경을 revert하며, 오류 메시지를 제공한다.

수학 및 암호화 함수

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addmod(uint x, uint y, uint k): 두 수의 합을 k로 나눈 나머지를 반환한다. 덧셈이 wrap되지 않으며, k가 0이 아닌지 확인해야 한다.

(x + y) % k
Solidity
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mulmod(uint x, uint y, uint k): 두 수의 곱을 k로 나눈 나머지를 반환한다. 곱셈이 wrap되지 않으며, k가 0이 아닌지 확인해야 한다.

(x * y) % k
Solidity
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keccak256(bytes memory): 바이트 배열의 keccak256 해시를 반환한다.

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sha256(bytes memory): 입력값의 SHA256 해시를 반환한다.