Solidity 数据类型

在上一节中，我们学习了合约的基本结构，了解了如何定义状态变量和函数。现在让我们深入探索 Solidity 的类型系统。

Solidity 是一门静态类型语言，这意味着每个变量（状态变量或局部变量）的类型都必须在编译时确定。这与 C、C++、Java 等语言类似，需要在编码时为每个变量显式指定类型。

Solidity 提供了丰富的基本类型，你也可以使用基本类型组合出新的复杂类型，如结构体。理解类型系统是编写安全、高效智能合约的基础。

类型分类

Solidity 类型分：

• 值类型（Value Types）
• 引用类型（Reference Types）
• 映射类型（Mapping Types）

这篇文章，我们会各种类型的特性过一个概括性介绍，在随后的几篇文章中，我们会对一些重要的类型分别做介绍。

值类型

值类型变量表示可以用 32 个字节（或更少）表示的数据。值类型的特点是：在赋值或传参时，总是进行值拷贝。

值类型包含：

• 布尔类型（Booleans）
• 整型（Integers）
• 定长浮点型（Fixed Point Numbers）
• 定长字节数组（Fixed-size byte arrays）
• 有理数和整型常量（Rational and Integer Literals)
• 字符串常量（String literals）
• 十六进制常量（Hexadecimal literals）
• 枚举（Enums）
• 函数类型（Function Types）
• 地址类型（Address)
• 地址常量（Address Literals）
• 用户定义值类型

值类型示例：

pragma solidity >=0.8.0;

contract ValueTypeExample {
    // 值类型赋值会进行拷贝
    function testValueType() public pure returns (uint, uint) {
        uint a = 10;
        uint b = a;  // 拷贝 a 的值给 b
        b = 20;      // 修改 b 不会影响 a
        return (a, b);  // 返回 (10, 20)
    }
}

提示： 对于 public 类型的状态变量，Solidity 编译器会自动创建一个同名的访问器函数，用来获取状态变量的值（不用再额外写函数来获取变量的值）。

引用类型

引用类型用来表示复杂类型，占用的空间通常超过 32 字节，拷贝时开销很大。因此可以使用引用的方式，通过多个不同名称的变量指向同一个值。

引用类型包括：

• 数组（Arrays） - 固定长度数组和动态数组，详见数组
• 结构体（Structs） - 自定义的复合数据类型，详见结构体
• bytes/字符串（String） - 动态长度的字节数组与 UTF-8 字符串，详见结构体

数据位置（Data Location）

在定义引用类型时，必须显式指定一个额外的属性来标识数据的存储位置：

• memory（内存）：变量在运行时存在，其生命周期只存在于函数调用期间。函数执行完毕后，内存中的数据会被释放。

• storage（存储）：保存状态变量，只要合约存在就一直保存在区块链中。这是最昂贵的存储方式，因为数据永久保存在链上。

• calldata（调用数据）：用来存储函数参数的特殊数据位置，用来接收外部数据。它是一个不可修改的、非持久的函数参数存储区域，通常用于 external 函数的参数。

提示：在 2024 年 Cancun 升级中新添加的 transient（瞬时存储） 位置不能用来定义引用类型。

引用类型赋值规则

核心规则： 引用类型在进行赋值时的行为取决于数据位置：

示例代码：

pragma solidity >=0.8.0;

contract ReferenceTypeExample {
    uint[] x; // 状态变量 x 的数据存储位置是 storage

    function testAssignment(uint[] memory memoryArray) public {
        // 1. 不同位置赋值 - 创建副本
        x = memoryArray; // 从 memory 拷贝到 storage

        // 2. 同一位置赋值 - 创建引用
        uint[] storage y = x;  // y 和 x 指向同一个 storage 位置
        y.push(100);           // 修改 y 也会修改 x

        // 3. memory 到 memory - 也是创建引用
        uint[] memory z = memoryArray;
        z[0] = 999;  // 修改 z 也会修改 memoryArray
    }

    function getReferenceExample() public view returns (uint[] memory) {
        return x;
    }
}

重要提示：

• 状态变量（state variables）总是存储在 storage 中
• 函数参数默认存储在 memory 中（external 函数参数除外，它们在 calldata 中）
• 局部变量如果是引用类型，必须显式指定数据位置

不同数据位置的 Gas 消耗对比（从高到低）：

选择建议：

• 状态变量必须使用 storage
• 函数内的临时数组/结构体使用 memory
• external 函数的参数优先使用 calldata（更省 Gas）
• 需要在交易内共享但不需要永久保存的数据使用 transient

映射类型

映射（Mapping）类型在功能上类似于 Java 的 Map 或 Python 的 Dict，它是一种键值对的映射关系存储结构。

定义语法：

mapping(KeyType => ValueType) mappingName;

深入学习： 映射类型的详细用法和高级特性，将在后续的数据结构章节中详细介绍。

小结

本节我们对 Solidity 的类型有一个基础了解：类型分3类：

• 值类型：赋值和传参时进行拷贝，包括整型、布尔、地址等
• 引用类型：可以通过引用方式共享数据，包括数组、结构体、字符串等
• 映射类型：键值对存储结构，只能用于状态变量

引用类型我们需要考虑数据位置：

• storage - 永久存储，最贵
• memory - 临时存储，中等开销
• calldata - 只读参数，最便宜

不同位置赋值时进行拷贝，相同位置创建则引用

掌握这些基础知识后，我们就可以开始学习具体的类型用法了。在接下来的章节中，我们将深入学习每一种类型的详细用法和最佳实践。

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