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智能合約語言 Solidity 教程系列4 - 數(shù)據(jù)存儲位置分析

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摘要：狀態(tài)變量合約內(nèi)聲明的公有變量還有一個存儲位置是，用來存儲函數(shù)參數(shù)，是只讀的，不會永久存儲的一個數(shù)據(jù)位置。稱這個為狀態(tài)改變，這也是合約級變量稱為狀態(tài)變量的原因。

本文首發(fā)于深入淺出區(qū)塊鏈社區(qū)
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Solidity教程系列第4篇 - Solidity數(shù)據(jù)位置分析。

寫在前面

Solidity 是以太坊智能合約編程語言，閱讀本文前，你應該對以太坊、智能合約有所了解，
如果你還不了解，建議你先看以太坊是什么

這部分的內(nèi)容官方英文文檔講的不是很透，因此我在參考Solidity官方文檔（當前最新版本：0.4.20）的同時加入了深入分析部分，歡迎訂閱專欄。

數(shù)據(jù)位置(Data location)

在系列第一篇，我們提到 Solidity 類型分為兩類：
值類型(Value Type) 及 引用類型(Reference Types)，
前面我們已經(jīng)介紹完了值類型，接下來會介紹引用類型。

引用類型是一個復雜類型，占用的空間通常超過256位， 拷貝時開銷很大，因此我們需要考慮將它們存儲在什么位置，是memory（內(nèi)存中，數(shù)據(jù)不是永久存在）還是storage（永久存儲在區(qū)塊鏈中）
所有的復雜類型如數(shù)組(arrays)和數(shù)據(jù)結構(struct)有一個額外的屬性：數(shù)據(jù)的存儲位置（data location）?？蔀?strong>memory和storage。

根據(jù)上下文的不同，大多數(shù)時候數(shù)據(jù)位置有默認值，也通過指定關鍵字storage和memory修改它。

函數(shù)參數(shù)（包含返回的參數(shù)）默認是memory。
局部復雜類型變量（local variables）和 狀態(tài)變量（state variables） 默認是storage。

局部變量：局部作用域（越過作用域即不可被訪問，等待被回收）的變量，如函數(shù)內(nèi)的變量。狀態(tài)變量：合約內(nèi)聲明的公有變量

還有一個存儲位置是：calldata，用來存儲函數(shù)參數(shù)，是只讀的，不會永久存儲的一個數(shù)據(jù)位置。外部函數(shù)的參數(shù)（不包括返回參數(shù)）被強制指定為calldata。效果與memory差不多。

數(shù)據(jù)位置指定非常重要，因為他們影響著賦值行為。
在memory和storage之間或與狀態(tài)變量之間相互賦值，總是會創(chuàng)建一個完全獨立的拷貝。
而將一個storage的狀態(tài)變量，賦值給一個storage的局部變量，是通過引用傳遞。所以對于局部變量的修改，同時修改關聯(lián)的狀態(tài)變量。
另一方面，將一個memory的引用類型賦值給另一個memory的引用，不會創(chuàng)建拷貝（即：memory之間是引用傳遞）。

注意：不能將memory賦值給局部變量。


對于值類型，總是會進行拷貝。

下面看一段代碼：

pragma solidity ^0.4.0;

contract C {
    uint[] x; //  x的存儲位置是storage

    // memoryArray的存儲位置是 memory
    function f(uint[] memoryArray) public {
        x = memoryArray;    // 從 memory 復制到 storage
        var y = x;          // storage 引用傳遞局部變量y（y 是一個 storage 引用）
        y[7];               // 返回第8個元素
        y.length = 2;       // x同樣會被修改
        delete x;           // y同樣會被修改

        // 錯誤， 不能將memory賦值給局部變量
        // y = memoryArray;  

        // 錯誤，不能通過引用銷毀storage
        // delete y;        

        g(x);               // 引用傳遞， g可以改變x的內(nèi)容
        h(x);               // 拷貝到memory， h無法改變x的內(nèi)容
    }

    function g(uint[] storage storageArray) internal {}
    function h(uint[] memoryArray) public {}
}
總結 強制的數(shù)據(jù)位置(Forced data location)

外部函數(shù)(External function)的參數(shù)(不包括返回參數(shù))強制為：calldata

狀態(tài)變量(State variables)強制為: storage

默認數(shù)據(jù)位置（Default data location）

函數(shù)參數(shù)及返回參數(shù)：memory

復雜類型的局部變量：storage

深入分析

storage 存儲結構是在合約創(chuàng)建的時候就確定好了的，它取決于合約所聲明狀態(tài)變量。但是內(nèi)容可以被（交易）調(diào)用改變。

Solidity 稱這個為狀態(tài)改變，這也是合約級變量稱為狀態(tài)變量的原因。也可以更好的理解為什么狀態(tài)變量都是storage存儲。

memory 只能用于函數(shù)內(nèi)部，memory 聲明用來告知EVM在運行時創(chuàng)建一塊（固定大小）內(nèi)存區(qū)域給變量使用。

storage 在區(qū)塊鏈中是用key/value的形式存儲，而memory則表現(xiàn)為字節(jié)數(shù)組
關于棧（stack）

EVM是一個基于棧的語言，棧實際是在內(nèi)存(memory)的一個數(shù)據(jù)結構，每個棧元素占為256位，棧最大長度為1024。
值類型的局部變量是存儲在棧上。

不同存儲的消耗（gas消耗）

storage 會永久保存合約狀態(tài)變量，開銷最大

memory 僅保存臨時變量，函數(shù)調(diào)用之后釋放，開銷很小

stack 保存很小的局部變量，幾乎免費使用，但有數(shù)量限制。

參考視頻

我們也推出了目前市面上最全的視頻教程：深入詳解以太坊智能合約語言Solidity
目前我們也在招募體驗師，可以點擊鏈接了解。

參考資料

Solidity官方文檔-類型

深入淺出區(qū)塊鏈 - 系統(tǒng)學習區(qū)塊鏈，打造最好的區(qū)塊鏈技術博客

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