EVM 内存与存储指令集
1.内存指令集
在以太坊虚拟机（EVM）中，内存指令用于管理和操作临时数据存储。内存是可变的、字节可寻址的区域，用于智能合约在执行过程中存储数据。主要的内存指令包括 MLOAD、MSTORE、MSTORE8 以及与内存相关的其他指令。以下是这些指令的详细介绍：
1.1.内存加载指令 MLOAD
操作码: 0x51
功能: 从指定的内存地址读取 32 字节（256 位）的数据，并将其推送到堆栈顶端。
气体费用: 3 gas
操作步骤:
- 从堆栈中弹出一个 256 位数值作为内存地址。
- 从该地址读取 32 字节的数据。
- 将读取的数据推送到堆栈顶端。
示例:
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;
contract MLOADExample {
function loadFromMemory(uint256 offset) public pure returns (bytes32) {
bytes32 result;
assembly {
result := mload(offset)
}
return result;
}
}1.2.内存存储指令 MSTORE
操作码: 0x52
功能: 将 32 字节（256 位）的数据存储到指定的内存地址。
气体费用: 3 gas
操作步骤:
- 从堆栈中弹出一个 256 位数值作为内存地址。
- 从堆栈中弹出一个 256 位数值作为要存储的数据。
- 将数据存储到指定的内存地址。
示例:
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;
contract MSTOREExample {
function storeToMemory(uint256 offset, bytes32 value) public pure {
assembly {
mstore(offset, value)
}
}
}1.3.内存存储指令（8 位） MSTORE8
操作码: 0x53
功能: 将一个字节（8 位）的数据存储到指定的内存地址。
气体费用: 3 gas
操作步骤:
- 从堆栈中弹出一个 256 位数值作为内存地址。
- 从堆栈中弹出一个 256 位数值，并取其最低的 8 位作为要存储的数据。
- 将数据存储到指定的内存地址。
示例:
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;
contract MSTORE8Example {
function storeByteToMemory(uint256 offset, uint8 value) public pure {
assembly {
mstore8(offset, value)
}
}
}1.4.内存大小指令 MSIZE
操作码: 0x59
功能: 返回当前分配的内存大小，以字节为单位。内存大小总是 32 字节的倍数。
气体费用: 2 gas
操作步骤:
- 将当前分配的内存大小推送到堆栈顶端。
示例:
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;
contract MSIZEExample {
function getMemorySize() public pure returns (uint256) {
uint256 size;
assembly {
size := msize()
}
return size;
}
}1.5.清零指令 MCLEAR
虽然没有直接的 MCLEAR 指令，内存可以通过将数据存储为零来清零。
示例:
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;
contract ClearMemoryExample {
function clearMemory(uint256 offset) public pure {
assembly {
mstore(offset, 0)
}
}
}2.存储指令集
在以太坊虚拟机（EVM）中，存储指令用于管理和操作合约的持久化存储。存储是一个键值对映射，用于在合约执行过程中保存状态。主要的存储指令包括 SLOAD 和 SSTORE。以下是这些指令的详细介绍：
2.1.存储加载指令 SLOAD
操作码: 0x54
功能: 从存储中读取一个 32 字节（256 位）的数据，并将其推送到堆栈顶端。
气体费用:
- 冷存储槽: 2100 gas
- 热存储槽: 100 gas
操作步骤:
- 从堆栈中弹出一个 256 位数值作为存储地址。
- 从该地址读取 32 字节的数据。
- 将读取的数据推送到堆栈顶端。
示例:
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;
contract SLOADExample {
mapping(uint256 => uint256) private store;
function setStorage(uint256 key, uint256 value) public {
store[key] = value;
}
function loadFromStorage(uint256 key) public view returns (uint256) {
uint256 result;
assembly {
result := sload(key)
}
return result;
}
}2.2.存储存储指令 SSTORE
操作码: 0x55
功能: 将 32 字节（256 位）的数据存储到指定的存储地址。
气体费用:
- 设置为非零值：20000 gas
- 从非零值更改：2900 gas
- 从非零值改为零值：5000 gas
操作步骤:
- 从堆栈中弹出一个 256 位数值作为存储地址。
- 从堆栈中弹出一个 256 位数值作为要存储的数据。
- 将数据存储到指定的存储地址。
示例:
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;
contract SSTOREExample {
function storeToStorage(uint256 key, uint256 value) public {
assembly {
sstore(key, value)
}
}
function loadFromStorage(uint256 key) public view returns (uint256) {
uint256 result;
assembly {
result := sload(key)
}
return result;
}
}2.3.其他存储相关注意事项
- 持久性: 合约的存储是持久的，意味着在合约调用之间数据保持不变。
- 成本: 存储操作（尤其是 SSTORE）的成本较高，因为它们会影响到整个区块链的状态。使用 SLOAD 时注意冷存储槽和热存储槽的气体费用差异。
- 安全性: 由于存储是合约的持久状态，确保对存储的访问和修改受到严格控制，以防止意外的数据丢失或篡改。
