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WTF Opcodes极简入门: 18. Call指令

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。

推特:@0xAA_Science

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所有代码和教程开源在github: github.com/WTFAcademy/WTF-Opcodes


这一讲,我们介绍EVM中的CALL指令。CALL指令可以被视为以太坊的核心,它允许合约之间进行交互,让区块链上的合约不再孤立。如果你不了解CALL指令,请参考WTF Solidity教程第22讲

CALL 指令

CALL指令会创建一个子环境来执行其他合约的部分代码,发送ETH,并返回数据。返回数据可以使用RETURNDATASIZERETURNDATACOPY获取。若执行成功,会将1压入堆栈;否则,则压入0。如果目标合约没有代码,仍将1压入堆栈(视为成功)。如果账户ETH余额小于要发送的ETH数量,调用失败,但当前交易不会回滚。

它从堆栈中弹出7个参数,依次为:

  • gas:为这次调用分配的gas量。
  • to:被调用合约的地址。
  • value:要发送的以太币数量,单位为wei
  • mem_in_start:输入数据(calldata)在内存的起始位置。
  • mem_in_size:输入数据的长度。
  • mem_out_start:返回数据(returnData)在内存的起始位置。
  • mem_out_size:返回数据的长度。

它的操作码为0xF1,gas消耗比较复杂,包含内存扩展和代码执行等成本。

下面,我们在极简EVM中支持CALL指令。由于CALL指令比较复杂,我们进行了一些简化,主要包括以下几个步骤:读取calldata,更新ETH余额,根据目标地址代码创建evm子环境,执行evm子环境代码,读取返回值。

def call(self):
if len(self.stack) < 7:
raise Exception('Stack underflow')

gas = self.stack.pop()
to_addr = self.stack.pop()
value = self.stack.pop()
mem_in_start = self.stack.pop()
mem_in_size = self.stack.pop()
mem_out_start = self.stack.pop()
mem_out_size = self.stack.pop()

# 拓展内存
if len(self.memory) < mem_in_start + mem_in_size:
self.memory.extend([0] * (mem_in_start + mem_in_size - len(self.memory)))

# 从内存中获取输入数据
data = self.memory[mem_in_start: mem_in_start + mem_in_size]

account_source = account_db[self.txn.caller]
account_target = account_db[hex(to_addr)]

# 检查caller的余额
if account_source['balance'] < value:
self.success = False
print("Insufficient balance for the transaction!")
self.stack.append(0)
return

# 更新余额
account_source['balance'] -= value
account_target['balance'] += value

# 使用txn构建上下文
ctx = Transaction(to=hex(to_addr),
data=data,
value=value,
caller=self.txn.thisAddr,
origin=self.txn.origin,
thisAddr=hex(to_addr),
gasPrice=self.txn.gasPrice,
gasLimit=self.txn.gasLimit,
)

# 创建evm子环境
evm_call = EVM(account_target['code'], ctx)
evm_call.run()

# 拓展内存
if len(self.memory) < mem_out_start + mem_out_size:
self.memory.extend([0] * (mem_out_start + mem_out_size - len(self.memory)))

self.memory[mem_out_start: mem_out_start + mem_out_size] = evm_call.returnData

if evm_call.success:
self.stack.append(1)
else:
self.stack.append(0)

测试

测试用的以太坊账户状态:

account_db = {
'0x9bbfed6889322e016e0a02ee459d306fc19545d8': {
'balance': 100, # wei
'nonce': 1,
'storage': {},
'code': b''
},
'0x1000000000000000000000000000000000000c42': {
'balance': 0, # wei
'nonce': 0,
'storage': {},
'code': b'\x60\x42\x60\x00\x52\x60\x01\x60\x1f\xf3' # PUSH1 0x42 PUSH1 0 MSTORE PUSH1 1 PUSH1 31 RETURN
},

# ... 其他账户数据 ...
}

在测试中,我们会使用第一个地址(0x9bbf起始)调用第二个地址(0x1000起始),运行上面的代码(PUSH1 0x42 PUSH1 0 MSTORE PUSH1 1 PUSH1 31 RETURN),成功的话会返回0x42

测试字节码为6001601f5f5f6001731000000000000000000000000000000000000c425ff15f51(PUSH1 1 PUSH1 31 PUSH0 PUSH0 PUSH1 1 PUSH20 1000000000000000000000000000000000000c42 PUSH0 CALL PUSH0 MLOAD),它会调用第二个地址上的代码,并发送1 wei的以太坊,然后将内存中的返回值0x42压入堆栈。

# Call
code = b"\x60\x01\x60\x1f\x5f\x5f\x60\x01\x73\x10\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x0c\x42\x5f\xf1\x5f\x51"
evm = EVM(code, txn)
evm.run()
print(hex(evm.stack[-2]))
# output: 0x1 (success)
print(hex(evm.stack[-1]))
# output: 0x42

总结

这一讲,我们探讨了CALL指令,它使得EVM上的合约可以调用其他合约,实现更复杂的功能。希望这一讲对您有所帮助!目前,我们已经学习了144个操作码中的137个(95%)!