程序员鼓励师系列:EOSIO 智能合约开发从入门到入定

作者: UMU @ MEET.ONE 实验室

常规入门流程

经典三步:

  1. 了解区块链基本概念,了解 EOS 基本情况;

  2. 官方开发者文档

  3. 开始愉快地写代码。

但是,有个很大的问题:开发语言居然是 C++!所以,鼓励师出场了……

这不是 C++,这不是 C++,这真是不是 C++

不信?我们就来试一试:

1
2
3
error: cannot use 'try' with exceptions disabled
try {
^

智能合约的编译目标是 WASM 文件,最终要在 WASM 的 VM 里运行,比如 wabt,这和常规情况下使用原生 C++ 开发可执行程序、静态库、动态库等,有很大不同。

受限部分包括:

  • 语言特性。比如上面举例的 try。

  • 可调用外部函数。比如 CRT 的 rand 函数,再比如您想用 socket 自由通信……没门。

  • 内存访问。这个比较难解释,后面再说。

如果您学过 Golang、Python、nodejs、Java 或其它相近语言,转到智能合约开发,可以说是轻而易举。理由如下:

  1. 智能合约关注业务逻辑,和大部分脚本语言类似。

  2. 智能合约有很强的约束范围,API 很有限,不会要求记忆大量知识。举个例子,它可以使用 boost,但也只是子集,无法使用完全的 boost。

  3. 智能合约有很强的套路,代码是满满的既定格式。熟悉 Hello world,会用基本的命令行工具进行测试,最多只需要 2 天,就会发出“原来这么简单”的感叹。

【高级话题】关于 WASM

多语言支持

如果您学过 Golang、Rust 可能会注意到,它们可以编译成 WASM 文件。比如 Golang 的编译命令为:

1
GOOS=js GOARCH=wasm go build -o hello.wasm

但是找个 Hello world 编译一下,您可能会哭,产生的 WASM 文件有 2.3MB,就获得一个打印信息……(EOS 基本概念:RAM 挺贵的。)

虽然现状是 C++ 一枝独秀,但未来可能会有人开发专门的编译器支持 Golang、Rust 等语言开发 EOS 智能合约。

WASM 逆向

VSCode 安装插件后可以直接打开 WASM 文件,显示 WAST 代码,比如我们随便打开一个 hello.wasm,滚动到末尾,可能会看到以下两行:

1
(data (i32.const 8192) "read\00")
(data (i32.const 8197) "get\00malloc_from_freed was designed to only be called after _heap was completely allocated\00"))

下面我们写个 C++ 代码:

1
2
const char* p = reinterpret_cast<const char*>(8192);
eosio::print(p);

以上代码,打印出 read。如果把 8192 改为 8197,则打印 get;改为 8201,打印 malloc_from_freed was designed to only be called after _heap was completely allocated

这个例子可能吓倒大家,特别交代下,一般开发中,较难遇到逆向……只是想说明 WASM 的内存管理和常规 C++ 开发的可执行程序是不同的,后者把指针指向 8192,是 Process Working Set 的地址,通常来说去读这么低的地址,后果极可能是读异常,挂掉。

划重点:虽然你用 C++ 写代码,但编译后是 WASM 二进制编码,运行时使用 VM,受控性很强,降低了开发难度,也杜绝很多安全问题。

性能问题

为了讨好 Python 程序员,下面用 Python 来写个开平方运算,有这样的:

1
2
3
import math

print(math.sqrt(2.0))

也有这样的:

1
2
3
import numpy

print(numpy.sqrt(2.0))

他们有个共同点——很快……相对 C++ 写的!!有点难以理解?

Python 的 sqrt 函数,其实都是用 C 语言实现的,最终都是调用解释器里的本地代码,速度很快。

原生 C++ 写的本地程序,几乎肯定是比 Python 快的,但我们前面说过:智能合约的 C++ 不是常规的 C++,当它被编译成 WASM 后,我们去看 WAST 代码,会发现 sqrt 的实现整个被塞进 WASM 里,它最终要用 VM 来执行,当然没有 Python 解释器快了!

设计原则

打开任意 WASM 文件,可以看到里面很多 (import 开头的行,这些都是原生 C++ 实现的 API,它们的执行速度就是本地代码的速度,对应官网 API 文档里的 API。

有前面的性能问题,我们不禁要问 EOS 为什么不多做点 API 来提高性能?这是因为维护少量 API 代价比较可控,数量一多就有版本问题,各节点可能因为版本不同步而无法达成共识。

另外,目前的 wabt 功能强大,性能也过得去,对于 sqrt 此类可能并不常用的数学函数,即使用原生 C++ 实现了,性能提升带来的好处,也无法平衡多版本可能带来的风险。

原则上,BP 之间快速达成共识,提升 TPS 才是更值得做的。