Guia de Práticas de Otimização de Gas para Contratos Inteligentes Ethereum

Guia de Práticas de Otimização de Gas para Contratos Inteligentes Ethereum

As taxas de Gas na mainnet Ethereum têm sido um problema complicado, especialmente durante períodos de congestionamento da rede. Durante os picos, os usuários frequentemente precisam pagar taxas de transação elevadas. Portanto, otimizar as taxas de Gas durante a fase de desenvolvimento de contratos inteligentes é crucial. A otimização do consumo de Gas não só pode reduzir efetivamente os custos de transação, mas também melhorar a eficiência das transações, proporcionando aos usuários uma experiência em blockchain mais econômica e eficiente.

Este artigo irá resumir o mecanismo de taxas de Gas da Máquina Virtual Ethereum (EVM), os conceitos centrais relacionados à otimização de taxas de Gas, bem como as melhores práticas para otimização de taxas de Gas ao desenvolver contratos inteligentes. Esperamos que este conteúdo possa inspirar e ajudar os desenvolvedores, ao mesmo tempo que ajuda os usuários comuns a compreender melhor como funcionam as taxas de Gas da EVM, enfrentando juntos os desafios do ecossistema blockchain.

Ethereum contratos inteligentes das melhores práticas de otimização de Gas

Introdução ao mecanismo de taxa de Gas do EVM

Em redes compatíveis com EVM, "Gas" é a unidade utilizada para medir a capacidade computacional necessária para executar operações específicas.

Na estrutura do EVM, o consumo de Gas é dividido em três partes: execução de operações, chamadas de mensagens externas e leitura/escrita de memória e armazenamento.

Devido ao fato de que a execução de cada transação requer recursos computacionais, uma certa taxa será cobrada para prevenir ciclos infinitos e ataques de negação de serviço (DoS). A taxa necessária para concluir uma transação é chamada de "Taxa de Gas".

Desde a ativação do hard fork de Londres EIP-1559(), a taxa de Gas é calculada pela seguinte fórmula:

Taxa de gás = unidades de gás usadas * (taxa base + taxa de prioridade)

A taxa base será destruída, enquanto a taxa prioritária servirá como incentivo, encorajando os validadores a adicionar transações à blockchain. Definir uma taxa prioritária mais alta ao enviar uma transação pode aumentar a probabilidade de a transação ser incluída no próximo bloco. Isso é semelhante a uma "gorjeta" que o usuário paga ao validador.

Ethereum contratos inteligentes de otimização de Gas: as 10 melhores práticas

1. Compreender a otimização de Gas no EVM

Quando um contrato inteligente é compilado com Solidity, o contrato é convertido em uma série de "códigos de operação", ou opcodes.

Qualquer segmento de código de operação (, como a criação de contratos, a realização de chamadas de mensagem, o acesso ao armazenamento de contas e a execução de operações na máquina virtual ), tem um custo de consumo de Gas reconhecido, e esses custos estão registrados no livro amarelo do Ethereum.

Após várias modificações no EIP, o custo de Gas de alguns códigos de operação foi ajustado, podendo haver discrepâncias em relação ao livro amarelo.

2. Conceitos básicos de otimização de Gas

A ideia central da otimização de Gas é priorizar operações de alta eficiência de custo na blockchain EVM, evitando operações com custos de Gas elevados.

No EVM, as seguintes operações têm um custo mais baixo:

  • Ler e escrever variáveis de memória
  • Ler constantes e variáveis imutáveis
  • Ler e escrever variáveis locais
  • Ler a variável calldata, como arrays e estruturas calldata
  • Chamada de função interna

Operações de alto custo incluem:

  • Ler e escrever variáveis de estado armazenadas no armazenamento do contrato
  • Chamada de função externa
  • Operação em loop

Ethereum contratos inteligentes de Gas otimização das dez melhores práticas

Melhores Práticas de Otimização de Custos de Gas EVM

Baseando-se nos conceitos básicos acima, reunimos uma lista de melhores práticas para a otimização das taxas de Gas para a comunidade de desenvolvedores. Ao seguir estas práticas, os desenvolvedores podem reduzir o consumo de taxas de Gas dos contratos inteligentes, diminuir os custos de transação e criar aplicações mais eficientes e amigáveis para os utilizadores.

1. Tente reduzir o uso de armazenamento

Em Solidity, o Storage( é um recurso limitado, cujo consumo de Gas é muito superior ao da Memory). Cada vez que um contrato inteligente lê ou escreve dados do armazenamento, incorrerá em altos custos de Gas.

De acordo com a definição do livro amarelo do Ethereum, o custo das operações de armazenamento é mais de 100 vezes maior do que o das operações de memória. Por exemplo, as instruções OPcodesmload e mstore consomem apenas 3 unidades de Gas, enquanto as operações de armazenamento como sload e sstore, mesmo nas melhores condições, custam pelo menos 100 unidades.

Os métodos para limitar o uso de armazenamento incluem:

  • Armazenar dados não permanentes na memória
  • Reduzir o número de modificações de armazenamento: ao guardar os resultados intermédios na memória e, após a conclusão de todos os cálculos, distribuir os resultados para as variáveis de armazenamento.

Oito Melhores Práticas de Otimização de Gas para Contratos Inteligentes Ethereum

( 2. variáveis empacotadas

O número de slots de armazenamento ) usados em contratos inteligentes e a forma como os desenvolvedores representam os dados afetarão significativamente o consumo de Gas.

O compilador Solidity irá empacotar variáveis de armazenamento contínuas durante o processo de compilação, usando slots de armazenamento de 32 bytes como a unidade básica de armazenamento para variáveis. O empacotamento de variáveis refere-se a organizar as variáveis de forma a permitir que várias variáveis se encaixem em um único slot de armazenamento.

Através deste ajuste de detalhe, os desenvolvedores podem economizar 20.000 unidades de Gas ### armazenar um slot de armazenamento não utilizado requer 20.000 Gas (, mas agora apenas precisam de dois slots de armazenamento.

Como cada slot de armazenamento consome Gas, a compactação de variáveis otimiza o uso de Gas ao reduzir o número de slots de armazenamento necessários.

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) 3. Otimizar tipos de dados

Uma variável pode ser representada por vários tipos de dados, mas o custo das operações correspondentes a diferentes tipos de dados também é diferente. Escolher o tipo de dado adequado ajuda a otimizar o uso de Gas.

Por exemplo, em Solidity, os inteiros podem ser divididos em diferentes tamanhos: uint8, uint16, uint32, etc. Como a EVM executa operações em unidades de 256 bits, usar uint8 significa que a EVM deve primeiro convertê-lo para uint256, e essa conversão consome Gas adicional.

Visto isoladamente, aqui usar uint256 é mais barato do que uint8. No entanto, se usar a otimização de empacotamento de variáveis que sugerimos anteriormente, a situação muda. Se os desenvolvedores conseguirem empacotar quatro variáveis uint8 em um slot de armazenamento, então o custo total de iterá-las será menor do que o de quatro variáveis uint256. Assim, o contrato inteligente poderá ler e escrever um slot de armazenamento uma única vez e colocar as quatro variáveis uint8 na memória/armazenamento em uma única operação.

Ethereum contratos inteligentes de Gas otimização das dez melhores práticas

4. Usar variáveis de tamanho fixo em vez de variáveis dinâmicas

Se os dados puderem ser mantidos dentro de 32 bytes, é aconselhável usar o tipo de dados bytes32 em vez de bytes ou strings. Em geral, variáveis de tamanho fixo consomem menos Gas do que variáveis de tamanho variável. Se o comprimento em bytes puder ser limitado, tente escolher o menor comprimento possível entre bytes1 e bytes32.

( 5. Mapeamento e Arrays

A lista de dados do Solidity pode ser representada por dois tipos de dados: Arrays) e Mappings###, mas sua sintaxe e estrutura são completamente diferentes.

Mapas são geralmente mais eficientes e têm custos mais baixos na maioria dos casos, mas arrays têm a capacidade de serem iteráveis e suportam empacotamento de tipos de dados. Portanto, é aconselhável priorizar o uso de mapas ao gerenciar listas de dados, a menos que a iteração seja necessária ou que o consumo de Gas possa ser otimizado através do empacotamento de tipos de dados.

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) 6. Usar calldata em vez de memory

As variáveis declaradas nos parâmetros da função podem ser armazenadas em calldata ou memory. A principal diferença entre os dois é que memory pode ser modificada pela função, enquanto calldata é imutável.

Lembre-se deste princípio: se os parâmetros da função forem somente leitura, deve-se preferir o uso de calldata em vez de memory. Isso pode evitar operações de cópia desnecessárias de calldata da função para memory.

( 7. Tente usar as palavras-chave Constant/Immutable sempre que possível

Variáveis Constant/Immutable não são armazenadas no armazenamento do contrato. Essas variáveis são calculadas em tempo de compilação e armazenadas no bytecode do contrato. Portanto, em comparação com o armazenamento, o custo de acesso é muito menor, sendo recomendado usar as palavras-chave Constant ou Immutable sempre que possível.

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) 8. Usar Unchecked garantindo que não haja overflow/underflow

Quando os desenvolvedores conseguem garantir que as operações aritméticas não causarão estouros ou subfluxos, podem usar a palavra-chave unchecked introduzida no Solidity v0.8.0 para evitar verificações desnecessárias de estouro ou subfluxo, economizando assim custos de Gas.

Além disso, a versão 0.8.0 e superior do compilador não precisa mais utilizar a biblioteca SafeMath, pois o próprio compilador já possui proteção contra estouros e subfluxos.

9. otimizador de modificações

O código do modificador é incorporado à função modificada, e cada vez que o modificador é usado, seu código é copiado. Isso aumenta o tamanho do bytecode e eleva o consumo de Gas.

Ao reestruturar a lógica para a função interna _checkOwner###(, permite-se a reutilização dessa função interna dentro do modificador, reduzindo assim o tamanho do bytecode e diminuindo os custos de Gas.

![Optimização de Gas em contratos inteligentes Ethereum: 10 melhores práticas])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-c0701f9e09280a1667495d54e262dd2f.webp###

10. Otimização de curto-circuito

Para os operadores || e &&, a avaliação lógica ocorre com avaliação de curto-circuito, ou seja, se a primeira condição já puder determinar o resultado da expressão lógica, a segunda condição não será avaliada.

Para otimizar o consumo de Gas, deve-se colocar as condições de baixo custo computacional na frente, assim é possível pular os cálculos de alto custo.

Gas otimização das dez melhores práticas de contratos inteligentes Ethereum

Recomendações gerais adicionais

( 1. Remover código inútil

Se houver funções ou variáveis não utilizadas no contrato, recomenda-se que sejam removidas. Esta é a maneira mais direta de reduzir os custos de implantação do contrato e manter o tamanho do contrato pequeno.

Aqui estão algumas sugestões úteis:

  • Utilize os algoritmos mais eficientes para realizar cálculos. Se o resultado de certos cálculos for utilizado diretamente no contrato, então esses processos de cálculo redundantes devem ser eliminados. Essencialmente, qualquer cálculo não utilizado deve ser removido.

  • No Ethereum, os desenvolvedores podem obter recompensas em Gas ao liberar espaço de armazenamento. Se uma variável não for mais necessária, deve-se usar a palavra-chave delete para a remover ou defini-la para o valor padrão.

  • Otimização de loops: evite operações de loop de alto custo, combine loops sempre que possível e mova cálculos repetidos para fora do corpo do loop.

) 2. Usar contratos inteligentes pré-compilados

Os contratos pré-compilados oferecem funções de biblioteca complexas, como operações de criptografia e hashing. Como o código não é executado na EVM, mas sim localmente nos nós do cliente, é necessário menos Gas. Usar contratos pré-compilados pode economizar Gas ao reduzir a carga de trabalho computacional necessária para executar contratos inteligentes.

Exemplos de contratos pré-compilados incluem o algoritmo de assinatura digital de curva elíptica ###ECDSA( e o algoritmo de hash SHA2-256. Ao usar esses contratos pré-compilados em contratos inteligentes, os desenvolvedores podem reduzir os custos de Gas e melhorar a eficiência da execução das aplicações.

![Ethereum contratos inteligentes de Gas otimização dez melhores práticas])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-839b91e2f02389949aa698d460a497d8.webp###

3. Usar código de montagem em linha

A montagem em linha ( in-line assembly ) permite que os desenvolvedores escrevam código de baixo nível, mas eficiente, que pode ser executado diretamente pela EVM, sem a necessidade de usar os caros códigos de operação Solidity. A montagem em linha também permite um controle mais preciso sobre o uso de memória e armazenamento, reduzindo ainda mais as taxas de Gas. Além disso, a montagem em linha pode executar algumas operações complexas que seriam difíceis de realizar apenas com Solidity, oferecendo mais flexibilidade para otimizar o consumo de Gas.

No entanto, o uso de assembly inline também pode trazer riscos e ser propenso a erros. Portanto, deve ser utilizado com cautela e reservado apenas para desenvolvedores experientes.

( 4. Utilizar soluções Layer 2

A utilização de soluções Layer 2 pode reduzir a necessidade de estar na Ethereum principal

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Comentário
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VirtualRichDreamvip
· 3h atrás
Economizar gás é a verdadeira verdade
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GateUser-26d7f434vip
· 8h atrás
As taxas de GAS são demasiado absurdas.
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PermabullPetevip
· 08-05 21:10
Finalmente temos insights valiosos!
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MetaverseVagrantvip
· 08-05 20:55
gás já está quase impossível de pagar
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GasFeeAssassinvip
· 08-05 20:48
O problema do Gas finalmente tem solução.
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