从零开始学区块链（6）--以太坊之智能合约
作者：101python 资深Pythoner一枚，人工智能爱好者社区特约作者。主要涉及web开发、机器学习、深度学习、数据分析、区块链等技术。
个人博客：https://www.hellobi.com/u/101python
往期阅读：
从零开始学区块链（1）--深入浅出区块链（二）--区块链历史
从零开始学区块链（2）--深入浅出区块链（三）--原理和特点
智能合约本质上是一段程序，程序是需要用编程语言来实现的。和以太坊客户端一样，智能合约也有很多语言版本，这里使用的是官方推荐的编程语言Solidity，文件扩展名以.sol结尾。下面简单简单介绍下Solidity的语法。
语法
编译器版本指定
和其他语言一样，Solidity语言也是在不断的发展和改进的，不同的版本支持的功能不同，所以sol文件需要指定版本号，通常在sol文件的第一行需要指定。语法如下：
pragma solidity ^0.4.0;
上面的意思这个sol文件需要在0.4.0之后的版本上运行，其中的“^”符号表示不支持0.5.0及之后的版本。
注释
在Solidity中使用“//”表示单行注释，使用“/ ... / ”表示多行注释
// 这是单行注释
/*
这是
多行注释
*/
变量声明和常见数据类型
bool b = false; // 布尔类型，默认值为false
uint i = 0; // 整型
address addr; // 地址类型，这是以太坊中的一个特殊类型，为20个字节的值，用来保存一个以太坊地址
byte32 by; //
bytes memory varBy; // 字节数组
string memory str; // UTF-8字符数组
uint[] memory arr; // 整型数组
mapping(address => uint) public balances; // 映射，相当于一个Hash表
枚举
enum Color{RED, GREEN, YELLOW}; // 默认从0开始
Color light;
light.RED; // 0
light.GREEN; // 1
light.YELLOW; // 2
结构体
// 定义一个结构体，包含地址和数量两个属性
struct Player {
address addr;
uint amount;
}
函数
Solidity中函数的定义语法如下：
function f(<parameter types>) {internal|external} [pure|constant|view|payable] [returns (<return types>)] {
// function body
}
其中
<parameter types>指函数的参数及类型
{internal|external}这两个关键字规定了函数的调用方式，internal指内部调用，能直接使用上下文环境中的数据; external实现为合约的外部消息调用. 默认是internal.
[pure|constant|view|payable] 这四个关键字用来说明函数属性。pure关键字来源于函数式编程，表明这个函数体是一个纯函数计算不能调用其他函数；cosntant关键字在0.4.17版本后将废弃使用；view关键字表明这个函数是只读的不能修改状态；如果一个函数需要进行货币操作，必须要带上payable关键字。
[returns (<return types>)] 用来指明函数的返回类型
以上是Solidity语法的简单介绍，详细内容可参看官方教程(http://solidity.readthedocs.io/en/develop/types.html).
编译和执行
智能合约在以太坊上运行，需要进行编译和部署。这里推荐使用Truffle工具。Truffle是针对基于以太坊的Solidity语言的一套开发框架。本身基于Javascript。它集成了智能合约的开发，测试，部署，以及一个交互式的命令行功能，极大的方便了调试开发。Truffle的安装命令如下：
$ npm install -g truffle
安装完成后使用truffle init命令进行初始化。
$ truffle init
Downloading...
Unpacking...
Setting up...
Unbox successful. Sweet!
Commands:
Compile: truffle compile
Migrate: truffle migrate
Test contracts: truffle test
truffle会自动下载一个空的项目工程并提供编译、部署、测试三个命令工具。
项目初始化后目录结构如下：
.
├── contracts
│ └── Migrations.sol
├── migrations
│ └── 1_initial_migration.js
├── test
├── truffle-config.js
└── truffle.js
其中contracts文件夹是用来存放智能合约的地方；
migrations文件夹用来实现部署智能合约的功能；
test文件夹用来存放合约的测试文件；
truffle.js默认配置文件
truffle-config.jsWindows下默认配置文件名与truffle冲突，可使用该文件解决
项目初始化后需要修改配置文件，本文中使用了Ganache, 设置为本地的8545端口，修改truffle.js文件如下：
module.exports = {
networks: {
development: {
host: "127.0.0.1",
port: 8545,
network_id: "*" // Match any network id
}
}
};
设置完成后就可以开始实现智能合约了。
一个简单的HelloWord智能合约大致如下：
pragma solidity ^0.4.16;
contract HelloWorld {
function renderHelloWorld() public pure returns (string) {
return "Hello World";
}
}
上面实现了一个输出“Hello World”的智能合约。在contracts文件夹中新建一个HelloWorld.sol文件，并将上面内容保存到这个文件中。保存完成后目录结构如下:
.
├── contracts
│ ├── HelloWorld.sol
│ └── Migrations.sol
├── migrations
│ └── 1_initial_migration.js
├── test
├── truffle-config.js
└── truffle.js
然后用truffle进行编译。
$ truffle compile
Compiling ./contracts/HelloWorld.sol...
Compiling ./contracts/Migrations.sol...
Writing artifacts to ./build/contracts
编译成功后会当前目录的build文件夹下生成新的文件。下一步就是将智能合约部署到以太坊网络上，在migrations文件夹下新建一个，内容如下：
var HelloWorld = artifacts.require("HelloWorld"); // 获取HelloWorld合约
module.exports = function(deployer) {
deployer.deploy(HelloWorld); // 部署到以太坊上
};
保存后当前目录结构如下：
.
├── build
│ └── contracts
│ ├── HelloWorld.json
│ └── Migrations.json
├── contracts
│ ├── HelloWorld.sol
│ └── Migrations.sol
├── migrations
│ ├── 1_initial_migration.js
│ └── 2_deploy_contracts.js
├── test
├── truffle-config.js
└── truffle.js
使用truffle migrate命令进行部署。
$ truffle migrate
Using network 'development'.
Running migration: 1_initial_migration.js
Deploying Migrations...
... 0x023e8ae8837ea28c9672f2adfba4f8a693bdb0483c4dd44bc69946e8f2a33b36
Migrations: 0x45482a119882930486c0dd210dff81e0eb451fa2
Saving successful migration to network...
... 0xec903ccaee280965b6ec3172df382efb614f798ae31c66a167554e02191d3000
Saving artifacts...
Running migration: 2_deploy_contracts.js
Deploying HelloWorld...
... 0x6f6e5e213cf109d6780eca1d687b8cd04efcc4ce4c7682c2c1e84a7be4f8b4da
HelloWorld: 0x5878837601cb2d5da7190c4c42f6a5399ca96784
Saving successful migration to network...
... 0xf815aba07df8a2e9981ea2360c3f37abf01d6ec61059329aa8a4d36b912fc5c5
Saving artifacts...
到这里，智能合约这部分已经完成了，接下来是给智能合约做个UI，实现一个DApp。
在当前目录下新建一个app的文件夹，然后在该文件夹中创建index.html,app.js 这两个文件, 再把前面编译生成的文件HelloWorld.json拷贝到这里(build目录下）。另外需要下载几个js库，一个是常用的jquery.js, 一个是用来与以太坊节点交互的web3.js(它通过RPC的方式与节点进行通信)，还有一个是truffle-contract.js, 它是对智能合约的js封装。app的目录结构如下：
.
├── HelloWorld.json
├── app.js
├── index.html
└── js
├── jquery.min.js
├── truffle-contract.js
└── web3.min.js
在index.html中实现了一个简单文本块，并将需要的js文件引用进来，内容如下:
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Demo</title>
</head>
<body>
<div style="text-align:center;font-size:50px" id='content'>
加载中...
</div>
</body>
<script src="js/jquery.min.js"></script>
<script src="js/web3.min.js"></script>
<script src="js/truffle-contract.js"></script>
<script src="app.js"></script>
</html>
页面上默认显示“加载中”
在app.js中，将会加载HelloWorld智能合约，加载后调用合约中的函数并修改网页显示，文件内容如下：
$(function() {
$(window).load(function() {
// 初始化web3，使用本地的8545端口
var web3Provider = new Web3.providers.HttpProvider('http://localhost:8545');
// 获取智能合约的ABI（Application Binary Interface）文件
$.getJSON('HelloWorld.json', function(data){
var HelloWorldArtifact = data;
// 初始化智能合约
HelloWorldContract = TruffleContract(HelloWorldArtifact);
HelloWorldContract.setProvider(web3Provider);
// 通过默认的合约地址获取实例
HelloWorldContract.deployed()
.then(function(instance){
// 通过获取到实例调用函数，这里函数返回的是一个promise对象
instance.renderHelloWorld().then(function(result){
// 更新页面内容
// $("#content").text(result);
})
}).catch(function(err){
console.log(err.message);
})
})
});
});
以上DApp基本实现完成，然后是它的启动，这里是lite-server来启动。
初始化一个package.json
$ npm init
更新package.json内容如下：
{
"name": "pet-shop",
"version": "1.0.0",
"description": "",
"main": "truffle.js",
"directories": {
"test": "test"
},
"scripts": {
"dev": "lite-server",
"test": "echo \"Error: no test specified\" && exit 1"
},
"author": "",
"license": "ISC",
"devDependencies": {
"lite-server": "^2.3.0"
}
}
安装lite-server
$ npm install
启动
$ npm run dev
打开浏览器，访问localhost:3000就可以看到如下效果。
这只是一个简单的智能合约示例，只是输出了一个“Hello World”字符串，实际上智能合约中还要涉及到虚拟货币的消耗和交易，这些将在下一篇中讲解，下一篇将实现一个DApp小游戏。
下期
预告
以太坊之猜拳小游戏
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