在区块链上开发可更新的智能合约

编程狂魔 ☉ 文来源：编程狂魔 2018-04-24 @ 哈希力量

【小哈划重点：由于区块链不可篡改的特性，智能合约一旦部署在区块链上，其执行的逻辑就无法再更改。长期来看，这个重要的特性反而限制了智能合约的】

由于区块链不可篡改的特性，智能合约一旦部署在区块链上，其执行的逻辑就无法再更改。长期来看，这个重要的特性反而限制了智能合约的弹性和发展。

接下来要介绍如何设计及部署合约才能让合约在需要时可以更新。但这里的更新意思不是修改已经部署的合约，而是部署新的合约、新的执行逻辑但同时能继续利用已经存在的资料。

首先要知道的是Ethereum Virtual Machine(EVM)要知道如何执行合约的那个函数。合约最后都会被编译成字节码，而你发起一个transaction要执行合约里的某个函数时，交易里的数据同样也是字节码，而不是人看得懂的函数名称。以一个简单的合约为例：

contract Multiply {

function multiply(int x, int y) constant returns(int) {

return x*y;

}

编译完的二进制码：

6060604052341561000c57fe5b5b60ae8061001b6000396000f30060606040526000357c0100000000000000000000000000000000000000000000000000000000900463ffffffff1680633c4308a814603a575bfe5b3415604157fe5b605e60048080359060200190919080359060200190919050506074565b6040518082815260200191505060405180910390f35b600081830290505b929150505600a165627a7a72305820c40f61d36a3a1b7064b58c57c89d5c3d7c73b9116230f9948806b11836d2960c0029

如果你要执行multiply函数，算出8*7等于多少，你的transaction里的数据是0x3c4308a800000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000080000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000007

分成三部分：第一个是四个字节的3c4308a8，第二和第三个分別是32个字节长的参数，8和7。

3c4308a8是multiply函数的signature（签名），是取函数名称和参数类型使用sha3取前四个byte而得到（不包含0x）：

sha3("multiply(int256,int256)"));

//0x3c4308a8851ef99b4bfa5ffd64b68e5f2b4307725b25ad0d14040bdb81e3bafc sha3("multiply(int256,int256)")).substr(2,8);

//3c4308a8

EVM就是靠函数的signature来知道该执行那个函数的。在合约编译完的字节码里查询也能找到这个signature。

接下来要介紹Solidity里的三种调用方式：call、callcode和delegatecall。

call：一般的调用都是这种方式，执行背景跳到下一个函数的环境（这里的环境是指msg的值和合约的Storage）。如果被调用的是不同合约的函数那么变换成被调用的合约的环境，且msg.sender编程调用者。

callcode：和call相同，只是将被调用函数搬到调用者的环境里执行。

假设A合约的x函数用callcode方式调用B合约的y函数，就会在A合约里执行y函数，使用A的参数，所以如果y函数里修改某个参数的值且这个参数的名称刚好和A的某个参数名称一致，则A的该参数就会被修改。就把它想像成A多了一个y函数并执行。

delegatecall：和callcode相同，都是把被调用的函数搬到调用者的环境里执行，只是在msg.sender的值上有区别。

来看一个例子：加入A合约用delegatecall的方式调用B合约的函数，B合约的函数接下用callcode或call的方式调用C合约的函数，那么函数里看到的msg.sender会是B；但如果B改用delegatecall的方式调用C合约的函数的话，那么函数里看到的msg.sender会是A。就把它想像成把msg相关的值保持不变传递下去就ok了。

接下来实际来看一下delegatecall的效果：

contract Plus {

int z;

function plus(int x, int y) {

z = x y;

}

contract Multiply {

int public z;

function multiply(int x, int y) {

z = x*y;

}

function delegateToPlus(address _plus, int x, int y) {

_plus.delegatecall( bytes4(sha3("plus(int256,int256)")) ,x ,

y);

}

部署并按顺序执行Multiply的multiply和delegateToPlus并观察z值的变化：

可以看到执行delegatecall之后z的值变成是8 7。所以如果要让我们未来可以改变执行逻辑的话怎么写代码呢？

contract Plus {

int z;

function plus(int x, int y) { //sig:"0xccf65503"

z = x y;

}

contract Multiply {

int z;

function multiply(int x, int y) { //sig:"0x3c4308a8"

z = x*y;

}

contract Main {

int public z;

function delegateCall(address _dest, bytes4 sig, int x, int y) {

_dest.delegatecall(sig, x , y);

}

我们将合约的地址和函数的signature当做参数传递给delegateCall去执行，假设原本是用Plus合约的执行路基，现在我们更新成Multiply合约：

0x4429是Plus合约的地址，0xe905是Multiply合约的地址。

我们以后只要给它改变后的函数signature和合约地址就可以使用新的执行逻辑了！

但如果合约不是只给一个人使用的话，应当在更新合约的時候所有参与的人都必须要更新新合约的位置。这时候可以用一个合约来帮助我们导到新的合约位置，就像路由器似的，我们统一发送(还是以delegatecall的形式)到路由合约，再由路由合约帮我们导到正确的位置，未来更新合约就只需要更新路由合约的资料即可。

contract Upgrade {

mapping(bytes4=>uint32) returnSizes;

int z;

function initialize() {

returnSizes[bytes4(sha3("get()"))] = 32;

}

function plus(int _x, int _y) {

z = _x _y;

}

function get() returns(int) {

return z;

}

contract Dispatcher {

mapping(bytes4=>uint32) returnSizes;

int z;

address upgradeContract;

address public dispatcherContract;

function replace(address newUpgradeContract) {

upgradeContract = newUpgradeContract;

upgradeContract.delegatecall(bytes4(sha3("initialize()")));

}

function() {

bytes4 sig;

assembly { sig := calldataload(0) }

var len = returnSizes[sig];

var target = upgradeContract;

assembly {

calldatacopy(mload(0x40), 0x0, calldatasize)

delegatecall(sub(gas, 10000), target, mload(0x40),

calldatasize, mload(0x40), len)

return(mload(0x40), len)

}

contract Main {

mapping(bytes4=>uint32) public returnSizes;

int public z;

address public upgradeContract;

address public dispatcherContract;

function deployDispatcher() {

dispatcherContract = new Dispatcher();

}

function updateUpgrade(address newUpgradeContract) {

dispatcherContract.delegatecall(

bytes4( sha3("replace(address)")), newUpgradeContract

);

}

function delegateCall(bytes4 _sig, int _x, int _y) {

dispatcherContract.delegatecall(_sig, _x, _y);

}

function get() constant returns(int output){

dispatcherContract.delegatecall(bytes4( sha3("get()")));

assembly {

output := mload(0x60)

}

执行顺序：

1. 执行Main.deployDispatcher() 部署路由合约

2. 部署upgrade合约并将其address当做Main.updateUpgrade()的参数传入用来更新upgrade合约的地址资料。

3. 执行Main.delegateCall()，参数是plus(int256,int256)的signature和任意两个值。

4. 执行Main.get()，由delegatecall去调用upgrade合约的get函数，回传相加完的z值。因为是delegatecall，所以这个z值其实是Main合约自己的，upgrade合约的z值是零。

如果delegatecall调用的函数有返回值的话，必须要用assembly来手动获得返回值，因为delegatecall和call一样，只会回传true of false来代表执行是否成功。Dispatcher在调用是同样也是用assembly code。

但因为是用assembly手动获得返回值，因此前提是返回值的长度必须是固定且已知的，所以当我们在步骤2更新upgrade合约时，Dispatcher合约同时去调用upgrade合约的initialize()函数，upgrade合约在initialize函数里将它所有会有返回值的函数的返回值大小写入returnSizes中，之后如果调用具有返回值的函数时，Dispatcher就知道返回值的大小了。

這个还有一个重点是参数定义的顺序

因为合约执行要用参数值的时候，它会到对应的Storage位置去找。所以如果你的合约参数定义像這樣子

upgrade:

int x

int y

— — — —

Dispathcer:

int x

int y

— — — —

Main:

int x