以太坊虛擬機(jī)（EVM）

• EVM是智能合約的運(yùn)行環(huán)境
• 作為區(qū)塊驗(yàn)證協(xié)議的一部分，參與網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)運(yùn)行EVM，審查節(jié)點(diǎn)會(huì)檢查驗(yàn)證正在驗(yàn)證的區(qū)塊中列出的交易，并運(yùn)行EVM中交易觸發(fā)的代碼
• EVM是沙盒封裝的，并且是完全隔離的，即EVM中運(yùn)行的代碼是無法訪問網(wǎng)絡(luò)、文件系統(tǒng)和其他的進(jìn)程，甚至合約之間的訪問也是相互受到限制
• 合約以字節(jié)碼格式存在于區(qū)塊鏈上
• 合約通常以高級(jí)語言（solidity）編寫，通過EVM編譯器編譯為字節(jié)碼，最終通過客戶端部署到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中

EVM和賬戶

• 以太坊中有兩類賬戶：外部賬戶和合約賬戶，他們共用EVM中同一個(gè)地址空間
• 無論賬戶是否存儲(chǔ)代碼，兩類賬戶對(duì)于EVM來說處理方式是一樣的
• 每個(gè)賬戶在EVM中都有一個(gè)鍵值隊(duì)形式的持久化存儲(chǔ)。其中key和value的長度都是256位，稱之為存儲(chǔ)空間（storage）

EVM和交易

• 交易是指一個(gè)賬戶發(fā)送到另一個(gè)賬戶的消息，消息包含二進(jìn)制數(shù)據(jù)（payload）和以太幣
• 如果目標(biāo)賬戶含有代碼，這個(gè)代碼就會(huì)在EVM中執(zhí)行，并以payload作為入?yún)?#xff0c;這就是合約的調(diào)用
• 如果目標(biāo)賬戶是零賬戶（賬戶地址是0x000。。。），這個(gè)交易就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)一個(gè)新合約，這個(gè)用來創(chuàng)建合約的交易的payload會(huì)被轉(zhuǎn)換為EVM字節(jié)碼并執(zhí)行，執(zhí)行的輸出作為合約代碼永久存儲(chǔ)

EVM和gas

• 合約被交易觸發(fā)調(diào)用時(shí)，指令會(huì)在全網(wǎng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行，這需要消耗算力成本，每一個(gè)指令的執(zhí)行都會(huì)有特定的消耗，gas是用來量化表示這個(gè)成本的消耗
• 一經(jīng)創(chuàng)建，每一筆交易都會(huì)按照一定數(shù)量的gas預(yù)支付一筆費(fèi)用，目的是限制交易所需要的工作量和為交易支付手續(xù)費(fèi)
• EVM執(zhí)行交易的時(shí)候，gas會(huì)按照特定的規(guī)則逐漸耗盡
• gas price是交易發(fā)送者設(shè)置的一個(gè)數(shù)值，作為發(fā)送者預(yù)先支付的手續(xù)費(fèi)的單價(jià)，如果交易完成之后，gas還有剩余，會(huì)原路返回
• 無論執(zhí)行到什么位置，一旦gas被耗盡（比如降為負(fù)值）將會(huì)觸發(fā)out-of-gas的異常，當(dāng)前調(diào)用幀（call frame）所做的所有狀態(tài)修改就會(huì)回滾

EVM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

storage

• 每一個(gè)賬戶都會(huì)有一個(gè)持久化的存儲(chǔ)空間，稱之為storage，這是一個(gè)將256位字映射到256位的key-value存儲(chǔ)區(qū)，可以理解為合約的數(shù)據(jù)庫
• 永久存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈中，由于永久保存合約狀態(tài)變量，因此讀寫的gas開銷也是最大的

Memory（內(nèi)存）

• 每一次消息的調(diào)用，合約會(huì)臨時(shí)獲取一塊干凈的內(nèi)存空間
• 生命周期僅為整個(gè)方法的執(zhí)行期間，函數(shù)的調(diào)用回收，因?yàn)閮H僅保存臨時(shí)變量，所以gas的開銷較小

Stack（棧）

• EVM不是基于寄存器的，而是基于棧的，因此所有的計(jì)算都是在一個(gè)被稱為棧（stack）的區(qū)域執(zhí)行
• 存放部分局部值類型的變量，幾乎免費(fèi)使用的內(nèi)存，但是會(huì)有數(shù)量的限制

EVM指令集

• 所有指令都是針對(duì)“256位的字”這個(gè)基本的數(shù)據(jù)類型來進(jìn)行操作
• 具備常用的算數(shù)、位、邏輯和比較操作，也可以做到有條件和無條件跳轉(zhuǎn)
• 合約可以訪問當(dāng)前區(qū)塊的相關(guān)屬性，比如區(qū)塊的高度和時(shí)間戳

消息調(diào)用（Massage calls）

• 合約可以通過消息調(diào)用的方式來調(diào)用其它合約或者發(fā)送以太幣到非合約賬戶
• 合約可以決定在其內(nèi)部的消息調(diào)用中，對(duì)于剩余的gas，應(yīng)該發(fā)送和保留多少
• 如果在內(nèi)部消息調(diào)用時(shí)發(fā)生了out-of-gas異常（或者其它任何的異常），這將由一個(gè)被壓入棧頂?shù)腻e(cuò)誤值所指明；此時(shí)，只有與該內(nèi)部消息調(diào)用一起發(fā)送的gas會(huì)被消耗掉

委托調(diào)用（Delegatecall）

• 一種特殊類型的消息調(diào)用
• 目標(biāo)地址的代碼將會(huì)在發(fā)起調(diào)用的合約的上下文中執(zhí)行，并且msg.sender和msg.value不會(huì)變
• 可以由實(shí)現(xiàn)“庫”（library）：可以反復(fù)使用的代碼庫放到一個(gè)合約的存儲(chǔ)上，通過委托調(diào)用引入相應(yīng)代碼

合約的創(chuàng)建和自毀

• 通過一個(gè)特殊的消息調(diào)用create calls，合約可以創(chuàng)建其它合約（不是簡簡單單的調(diào)用零地址）
• 合約代碼從區(qū)塊鏈上移除的唯一的方式就是合約在合約地址上執(zhí)行自毀操作selfdestruct；合約賬戶剩余的以太幣會(huì)發(fā)送指定的目標(biāo)，然后其存儲(chǔ)和代碼都會(huì)從狀態(tài)中被移除

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的对于以太坊虚拟机 （EVM）及其相关知识的讲解的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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