理解Solidity中的ABI编码

当与以太坊区块链上的智能合约交互时，理解数据是如何编码并在合约和外部世界之间传递的至关重要。这就是应用程序二进制接口（ABI）发挥作用的地方。在本文中，我们将深入探讨Solidity中ABI编码的细节，并探索它在底层是如何工作的。

什么是ABI？

ABI是一个规范，定义了如何与智能合约交互。它提供了关于合约的公共和外部函数的信息，以及每个函数接受的参数的数量和类型。当我们想要调用合约中的一个函数时，我们会编写像function(arguments)这样的表达式。然而，以太坊虚拟机（EVM）不能直接理解这样的表达式。相反，我们需要发送一个根据合约的ABI编码的二进制表达式。

函数签名

Solidity中的每个函数都有一个唯一的签名，它是通过函数Keccak256哈希的前4个字节以及它的参数类型计算出来的。

Keccak256是一个密码学哈希函数，它接受任何输入数据并返回一个固定大小的输出（32字节）。生成的哈希是一个64个字符的十六进制字符串，其中每个字节由2个十六进制数字表示。

例如，函数report(address,bytes,bytes[])的哈希是c0965dc3b09190a0490c5d16aaccc5683a8981e70f5627ad4c73c63b5fd798bf。这个哈希的前4个字节（c0965dc3）作为函数签名。

因此，ABI编码旨在将函数签名及其参数编码成可以传递给EVM的格式。

让我们记住发送到EVM以执行函数report(address,bytes,bytes[])的payload：c0965dc3...000007。前4个字节正好是函数签名。在签名之后，我们有32个字节代表函数参数。

ABI 编码

ABI编码是将函数签名和参数转换成可以传递给EVM的格式的过程。

编码的复杂性取决于参数的数量和类型。虽然编码整数很简单，但编码字符串和数组可能更复杂。

Solidity提供了一个名为abi的全局变量，它有几种用于编码和解码函数以及参数的方法。让我们来探索其中的一些方法。

abi协议规范可以在这里找到

abi.encode

abi.encode被设计用于大多数静态类型的编码。字节的填充由被编码的底层Solidity类型决定。例如：

• address和其他小于32字节的静态类型（例如，uint8）在左侧用零填充。例如：

abi.encode(0xe592427a0aece92de3edee1f18e0157c05861564)
= 0x000000000000000000000000e592427a0aece92de3edee1f18e0157c05861564

• 固定大小的字节值（例如，bytes4，bytes8）在右侧用零填充。像这样：

abi.encode(0xabcdef12)
= 0xabcdef1200000000000000000000000000000000000000000000000000000000

动态类型（如字符串、字节和数组）由于其可变大小，需要一种更为细致的方法。动态类型的编码格式包括：

1. 偏移量（Offset）：第一个32字节的字指示数据开始的字节索引。
2. 长度（Length）：第二个32字节的字指示数据的长度，该长度在不同的动态类型之间变化。
3. 数据（Data）：实际数据封装在一系列32字节的字中，并遵守静态类型的填充规则。

以下是"hello world"的动态类型编码的演示

// 上面的函数将返回以下原始字节值。
0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000020000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000b48656c6c6f20576f726c64000000000000000000000000000000000000000000

// 我们可以将其拆分为32字节长的字来获得：
0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000020  // 偏移量
  000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000b  // 长度
  48656c6c6f20576f726c64000000000000000000000000000000000000000000  // 字符串

abi.encodeWithSignature

当在EVM中调用一个函数时，payload的前四个字节代表函数的签名。abi.encodeWithSignature方法允许将函数的参数与其签名一起编码。

abi.encodePacked

abi.encodePacked用于压缩编码，其中参数被编码为仅占用它们所需的尺寸。

使用abi.encodePacked，参数被编码为仅占用它们所需的尺寸。这种编码与EVM期望接收函数的方式不兼容，但它在某些情况下可能有用。

在Solidity中进行压缩编码时，以下ABI限制不再强制执行：

• 动态类型（例如，字符串、数组等）完全按照它们的方式表示，没有任何偏移量或长度信息。

• 零填充不适用于短于32字节的静态类型（例如，uint8，bytes4等）。

更多规范请参见此处。

但是，值得注意的是，在未来的Solidity版本中，abi.encodePacked正在考虑弃用。

结论

理解ABI编码对于在Solidity中与智能合约进行交互至关重要。通过掌握函数签名，静态和动态类型编码以及abi变量提供的各种编码方法的概念，你将有能力处理合约与外部世界之间的数据交换。

• 原文链接： extremelysunnyyk.medium....
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