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WTF Opcodes极简入门: 2. Opcodes分类

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

社区:Discord微信群官网 wtf.academy

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


这一讲,我们将介绍Opcodes的分类,对Opcodes进行分类,并使用这些操作码来创建一个简单的程序,执行1+1的计算。

Opcodes分类

Opcodes可以根据功能分为以下几类:

  • 堆栈(Stack)指令: 这些指令直接操作EVM堆栈。这包括将元素压入堆栈(如PUSH1)和从堆栈中弹出元素(如POP)。

  • 算术(Arithmetic)指令: 这些指令用于在EVM中执行基本的数学运算,如加法(ADD)、减法(SUB)、乘法(MUL)和除法(DIV)。

  • 比较(Comparison)指令: 这些指令用于比较堆栈顶部的两个元素。例如,大于(GT)和小于(LT)。

  • 位运算(Bitwise)指令: 这些指令用于在位级别上操作数据。例如,按位与(AND)和按位或(OR)。

  • 内存(Memory)指令: 这些指令用于操作EVM的内存。例如,将内存中的数据读取到堆栈(MLOAD)和将堆栈中的数据存储到内存(MSTORE)。

  • 存储(Storage)指令: 这些指令用于操作EVM的账户存储。例如,将存储中的数据读取到堆栈(SLOAD)和将堆栈中的数据保存到存储(SSTORE)。这类指令的gas消耗比内存指令要大。

  • 控制流(Control Flow)指令: 这些指令用于EVM的控制流操作,比如跳转JUMP和跳转目标JUMPDEST

  • 上下文(Context)指令: 这些指令用于获取交易和区块的上下文信息。例如,获取msg.sender(CALLER)和当前可用的gas(GAS)。

evm.codes

我们在WTF-Opcodes教程的入门部分会使用evm.codes来运行Opcodes程序。

1. Opcode列表

evm.codes提供了完整的Opcodes列表,这对于学习Opcodes非常有用。它包括每个Opcode的编号(例如,ADD的编号是0x01)、名称、gas消耗、堆栈输入和输出以及一个简短的描述。

2. Playground

evm.codes还提供了一个在线的Opcodesplayground,你可以在这里运行Opcodes代码。Playground分为三部分:左上角的编辑器,右上角的执行界面,以及右下角的状态界面,它们分别显示你的代码、代码的执行过程和执行结果。

示例: 1+1

我们现在来用Opcodes编写一个简单的程序,这个程序将在堆栈中计算1+1,并将结果保存到内存中。代码如下:

PUSH1 0x01
PUSH1 0x01
ADD
PUSH0
MSTORE

我们来逐行分析这个程序,同时展示每行指令执行后堆栈和内存的状态:

  1. 第1-2行:PUSH1指令将一个长度为1字节的数据压入堆栈顶部。

    PUSH1 0x01
    // stack: [1]
    PUSH1 0x01
    // stack: [1, 1]
  2. 第3行:ADD指令会弹出堆栈顶部的两个元素,计算它们的和,然后将结果压入堆栈。

    ADD
    // stack: [2]
  3. 第4行: PUSH0指令将0压入堆栈。

    PUSH0
    // stack: [0, 2]
  4. 第5行: MSTORE 属于内存指令,它会弹出堆栈顶的两个数据 [offset, value](偏移量和值),然后将value(长度为32字节)保存到内存索引(偏移量)为offset的位置。

    MSTORE
    // stack: []
    // memory: [0: 2]

你可以在evm.codes中验证执行过程和结果。

总结

这一讲,我们介绍了Opcodes的功能分类,并使用opcodes写了第一个程序,计算1+1。接下来,我们会按分类介绍所有的opcodes。