我最近在重新学以太坊opcodes,也写一个“WTF EVM Opcodes极简入门”,供小白们使用。
所有代码和教程开源在github: github.com/WTFAcademy/WTF-Opcodes
这一讲,我们将综合应用之前所学的内容,用PUSH0指令优化EIP-1167最小代理合约(Minimal Proxy Contract),减少合约长度并降低gas。

最小代理合约
当人们需要反复部署同一个合约时,比如每个用户都需要部署一遍抽象账户合约,代理合约是最好的解决办法。在这个模式下,复杂的逻辑合约可以被重复利用,用户只需要部署一个简单的代理合约,从而降低gas成本。

由于代理合约会被用户重复部署,因此我们必须要优化它。在WTF Solidity教程第46讲我们用Solidity写了一个代理合约,在没有经过任何优化的情况下,它的合约bytecode有573字节。
那么经过优化后的代理合约有多大呢?EIP-1677提出了最小代理合约,完全用字节码写成,合约长度仅有55字节,能节省超过90%的gas!😱,手撸字节码就是这么强大。
我第一次见到这一串字节码就像见到了天书,不知所措,相信现在的你也能感同身受。但是,在我们学习完之前的章节之后,不单要看懂它,还要优化它!优化后的代理合约:
- 使用了Shanghai升级后引入的新opcode:PUSH0。
- 合约仅需54字节,部署时节省200gas,运行时节省5gas。
我们基于优化后的代理合约,提出一个新的EIP-7511: 使用PUSH0的最小代理合约。
从头搭建最小代理合约
代理合约中最重要的操作码是什么?对,是DELEGATECALL,它可以将用户对代理合约的调用委托给逻辑合约。

因此,最小代理合约的核心元素包括:
- 使用CALLDATACOPY复制交易的calldata。
- 使用DELEGATECALL将calldata转发到逻辑合约。
- 将DELEGATECALL返回的数据复制到内存。
- 根据DELEGATECALL是否成功来返回结果或回滚交易。
第一步:复制Calldata
为了复制calldata,我们需要为CALLDATACOPY操作码提供参数,这些参数是[0, 0, cds],其中cds代表calldata的大小。
| pc | op | opcode | stack | 
|---|---|---|---|
| [00] | 36 | CALLDATASIZE | cds | 
| [01] | 5f | PUSH0 | 0 cds | 
| [02] | 5f | PUSH0 | 0 0 cds | 
| [03] | 37 | CALLDATACOPY | 
第二步:Delegatecall
为了将calldata转发到委托调用,我们要在堆栈中准备DELEGATECALL操作码所需的参数,这些参数分别是[gas 0xbebe. 0 cds 0 0],其中gas代表剩余的gas,0xbebe.代表逻辑合约的地址(20字节,实际使用时需要替换成你的逻辑合约地址),suc代表delegatecall是否成功。
| pc | op | opcode | stack | 
|---|---|---|---|
| [04] | 5f | PUSH0 | 0 | 
| [05] | 5f | PUSH0 | 0 0 | 
| [06] | 36 | CALLDATASIZE | cds 0 0 | 
| [07] | 5f | PUSH0 | 0 cds 0 0 | 
| [08] | 73bebe. | PUSH20 0xbebe. | 0xbebe. 0 cds 0 0 | 
| [1d] | 5a | GAS | gas 0xbebe. 0 cds 0 0 | 
| [1e] | f4 | DELEGATECALL | suc | 
第三步:将DELEGATECALL返回的数据复制到内存
进行完DELEGATECALL之后,我们就可以处理返回的数据了。这一步,我们要使用``RETURNDATACOPY操作码将返回的数据复制到内存,它的参数是[0, 0, rds],其中rds代表从DELEGATECALL`返回的数据长度。
| pc | op | opcode | stack | 
|---|---|---|---|
| [1f] | 3d | RETURNDATASIZE | rds suc | 
| [20] | 5f | PUSH0 | 0 rds suc | 
| [21] | 5f | PUSH0 | 0 0 rds suc | 
| [22] | 3e | RETURNDATACOPY | suc | 
第四步:返回数据或回滚交易
最后,我们需要根据DELEGATECALL是否成功(suc)选择返回数据或回滚交易。因为EVM操作码中没有if/else,我们需要使用JUMPI和JUMPDEST。JUMPI的参数是[0x2a, suc],其中0x2a是条件跳转的目的地。
我们还需要在JUMPI之前为REVERT和RETURN操作码准备参数[0, rds],否则我们就要在返回/回滚条件下重复准备两次。另外,我们不能避免使用SWAP操作交换rds和suc在堆栈中的位置,因为我们只能在DELEGATECALL之后获得返回数据的长度rds。
| pc | op | opcode | stack | 
|---|---|---|---|
| [23] | 5f | PUSH0 | 0 suc | 
| [24] | 3d | RETURNDATASIZE | rds 0 suc | 
| [25] | 91 | SWAP2 | suc 0 rds | 
| [26] | 602a | PUSH1 0x2a | 0x2a suc 0 rds | 
| [27] | 57 | JUMPI | 0 rds | 
| [29] | fd | REVERT | |
| [2a] | 5b | JUMPDEST | 0 rds | 
| [2b] | f3 | RETURN | 
希望前面的步骤你都跟上了,如果没跟上的话,可以反复看几遍。其实逻辑很简单,就是为核心的指令准备参数,然后调用它。
最后,我们就得到了带有PUSH0的最小代理合约的运行时代码:
优化后的代码长度是44字节,比之前的最小代理合约少了1字节。此外,它用PUSH0替换了RETURNDATASIZE和DUP操作,节省了gas并提高了代码的可读性。总结一下,优化后的最小代理合约在部署时节省200 gas,在运行时节省5 gas,同时保持了与之前版本相同的功能。
你可以在evm.codes中测试下它。

部署最小代理合约
最小创建时代码
优化后的最小代理合约的创建时代码为:
总共53字节,其中前9字节为initcode,你可以结合第21讲,思考它为什么长这样:
剩余部分是我们刚才建立的代理合约的运行时代码。
部署合约
我们可以用下面的Solidity合约来部署优化后的最小代理合约:
总结
这一讲,我们结合了前面24讲学习的内容,从头构建了最小代理合约,并且使用PUSH0优化了它。优化后最小代理合约的代码长度减少了1字节,在部署时节省200 gas,在运行时生生5 gas,同时保持了与之前版本相同的功能。
相信你在学习完本教程后,对EVM,字节码,和最小代理合约的认识会有质的飞跃!如果你对本教程有疑问或建议,欢迎推特联系我们或者在GitHub上提issue。另外也欢迎你对EIP-7511的草稿给出改进建议,它是这门课程的结晶!
延伸阅读
- 
Peter Murray (@yarrumretep), Nate Welch (@flygoing), Joe Messerman (@JAMesserman), "ERC-1167: Minimal Proxy Contract," Ethereum Improvement Proposals, no. 1167, June 2018. [Online serial]. Available: https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-1167. 
- 
Alex Beregszaszi (@axic), Hugo De la cruz (@hugo-dc), Paweł Bylica (@chfast), "EIP-3855: PUSH0 instruction," Ethereum Improvement Proposals, no. 3855, February 2021. [Online serial]. Available: https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-3855. 
- 
Martin Abbatemarco, Deep dive into the Minimal Proxy contract, https://blog.openzeppelin.com/deep-dive-into-the-minimal-proxy-contract 
- 
0age, The More-Minimal Proxy, https://medium.com/@0age/the-more-minimal-proxy-5756ae08ee48