以太坊智能合约Gas优化十大技巧

以太坊主网的 Gas 费用问题在网络拥堵时尤为突出，尤其是在高峰期，用户需支付高昂的交易费用。因此，在智能合约开发阶段进行 Gas 费优化至关重要。优化不仅能降低交易成本，还能提升效率，为用户提供更经济、高效的区块链体验。

本文概述了以太坊虚拟机（EVM）的 Gas 费机制、Gas 费优化的核心概念及最佳实践，旨在为开发者提供实用帮助，并帮助普通用户理解 EVM 的 Gas 费运作方式。

EVM 的 Gas 费机制简介

在兼容 EVM 的网络中，「Gas」是测量执行特定操作所需计算能力的单位。

来源：以太坊官网[1]

每笔交易都需要计算资源，因此会收取费用以防止无限循环和拒绝服务（DoS）攻击。自 EIP-1559 生效以来，Gas 费通过以下公式计算：

Gas fee = units of gas used * (base fee + priority fee)

基础费被销毁，优先费用作为激励，鼓励验证者将交易添加到区块链中。

1. 理解 EVM 中的 Gas 优化

当用 Solidity 编译智能合约时，合约会被转换为一系列操作码（opcodes）。每个操作码都有一个公认的 Gas 消耗成本，记录在以太坊黄皮书中。

2. Gas 优化的基本概念

Gas 优化的核心是在 EVM 区块链上选择成本效率高的操作，避免昂贵的操作。

低成本操作包括：

• 读写内存变量
• 读取常量和不可变变量
• 读写本地变量
• 读取 calldata 变量
• 内部函数调用

高成本操作包括：

• 读写存储中的状态变量
• 外部函数调用
• 循环操作

EVM Gas 费优化最佳实践

以下是 Gas 费优化的最佳实践清单，帮助开发者降低智能合约的 Gas 消耗，减少交易成本并提高应用效率。

1. 减少存储使用

存储操作的 Gas 成本远高于内存操作。每次从存储中读取或写入数据都会产生高额费用。限制存储使用的方法包括：

• 将非永久性数据存储在内存中
• 减少存储修改次数

2. 变量打包

合理安排变量，使多个变量适配到单个存储槽中，可以节省 Gas。例如，将四个 uint8 变量打包到一个存储槽中，可节省大量 Gas。

3. 优化数据类型

选择合适的数据类型有助于优化 Gas 使用。例如，使用 bytes32 替代 bytes 或 strings 可减少 Gas 消耗。

4. 使用固定大小变量替代动态变量

建议使用固定大小的变量如 bytes32 替代动态变量，以减少 Gas 消耗。

5. 映射与数组

优先使用映射管理数据列表，除非需要迭代或可以通过数据类型打包优化 Gas 消耗。

6. 使用 calldata 代替 memory

如果函数参数是只读的，应优先使用 calldata 而非 memory。

7. 尽可能使用 Constant/Immutable 关键字

Constant/Immutable 变量不会存储在合约的存储中，访问成本低。

8. 在确保不会发生溢出 / 下溢时使用 Unchecked

使用 unchecked 关键字可以避免多余的溢出或下溢检查，从而节省 Gas 成本。

9. 优化修改器

重构修改器逻辑为内部函数，可减少字节码大小并降低 Gas 成本。

10. 短路优化

将计算成本低廉的条件放在前面，可以跳过成本高昂的计算。

附加一般性建议

1. 删除无用代码

删除未使用的函数或变量，减少合约部署成本。

2. 使用预编译合约

使用预编译合约如 ECDSA 和 SHA2-256 哈希算法，可以降低 Gas 成本。

3. 使用内联汇编代码

内联汇编允许编写高效代码，减少 Gas 消耗。

4. 使用 Layer 2 解决方案

Layer 2 解决方案如 rollups 和侧链可以减少链上交易数量，降低 Gas 费用。

5. 使用优化工具和库

使用 solc 优化器等工具可以最小化字节码大小，减少 Gas 消耗。

结论

优化 Gas 消耗是开发者的重要步骤，既能降低交易成本，又能提高智能合约效率。遵循上述最佳实践，开发者可以有效减少合约的 Gas 消耗，但必须谨慎操作，以防引入安全漏洞。

[1] :https://ethereum.org/en/developers/docs/gas/
[2] :https://ethereum.github.io/yellowpaper/paper.pdf
[3] :https://www.evm.codes/
[4] :https://www.evm.codes/precompiled