So implementieren Sie Strategien zur Solidity-Gas-Optimierung – Cryptopolitan

Die Optimierung des Soliditätsgases ist für die innovative Vertragsentwicklung auf der Ethereum-Blockchain von entscheidender Bedeutung. Gas bezieht sich auf den Rechenaufwand, der erforderlich ist, um Vorgänge innerhalb eines Smart Contracts auszuführen. Da sich Gas direkt in Transaktionsgebühren niederschlägt, ist die Optimierung des Gasverbrauchs von entscheidender Bedeutung, um Kosten zu minimieren und die Gesamteffizienz intelligenter Verträge zu verbessern.

In diesem Zusammenhang bietet Solidity, die Programmiersprache für Ethereum-Smart-Contracts, verschiedene Techniken und Best Practices zur Gasoptimierung. Bei diesen Techniken müssen Vertragsgestaltung, Datenspeicherung und Codeausführung sorgfältig geprüft werden, um den Gasverbrauch zu senken.

Durch die Implementierung von Gasoptimierungsstrategien können Entwickler die Leistung und Kosteneffizienz ihrer Smart Contracts erheblich verbessern. Dies kann die Verwendung geeigneter Datentypen und Speicherstrukturen, die Vermeidung unnötiger Berechnungen, die Nutzung von Vertragsentwurfsmustern und den Einsatz integrierter Funktionen umfassen, die speziell für die Gasoptimierung entwickelt wurden.

Was ist Festigkeit?

Solidity ist eine objektorientierte Programmiersprache, die speziell für die Erstellung intelligenter Verträge auf verschiedenen Blockchain-Plattformen entwickelt wurde, wobei Ethereum das Hauptziel ist. Christian Reitwiessner, Alex Beregszaszi und ehemalige Ethereum-Kernmitarbeiter haben es entwickelt. Solidity-Programme werden auf der Ethereum Virtual Machine (EVM) ausgeführt.

Ein beliebtes Tool für die Arbeit mit Solidity ist Remix, eine webbrowserbasierte integrierte Entwicklungsumgebung (IDE), die es Entwicklern ermöglicht, Solidity-Smart Contracts zu schreiben, bereitzustellen und auszuführen. Remix bietet eine benutzerfreundliche Oberfläche und leistungsstarke Funktionen zum Testen und Debuggen von Solidity-Code.

Ein Solidity-Vertrag kombiniert Code (Funktionen) und Daten (Status), die an einer bestimmten Adresse in der Ethereum-Blockchain gespeichert sind. Es ermöglicht Entwicklern, Vereinbarungen für verschiedene Anwendungen zu erstellen, darunter Abstimmungssysteme, Crowdfunding-Plattformen, Blindauktionen, Multi-Signatur-Wallets und mehr.

Die Syntax und die Funktionen von Solidity sind von gängigen Programmiersprachen wie JavaScript und C++ beeinflusst, wodurch es für Entwickler mit vorheriger Programmiererfahrung relativ zugänglich ist. Seine Fähigkeit, Regeln durchzusetzen und Aktionen autonom auszuführen, ohne auf Vermittler angewiesen zu sein, macht Solidity zu einer leistungsstarken Sprache für die Erstellung dezentraler Anwendungen (DApps) auf Blockchain-Plattformen.

Was genau sind Gas und Gasoptimierung in Solidity?

Gas ist ein grundlegendes Konzept in Ethereum und dient als Maßeinheit für den Rechenaufwand, der für die Durchführung von Vorgängen innerhalb des Netzwerks erforderlich ist. Jeder Prozess in einem Solidity-Smart-Vertrag verbraucht eine bestimmte Menge Gas, und der insgesamt verbrauchte Gas bestimmt die vom Vertragsinitiator gezahlte Transaktionsgebühr. Die Solidity-Gas-Optimierung umfasst Techniken zur Reduzierung des Gasverbrauchs von Smart-Contract-Code, wodurch die Ausführung kostengünstiger wird.

Durch die Optimierung des Gasverbrauchs können Entwickler Transaktionsgebühren minimieren, die Vertragsleistung verbessern und ihre Anwendungen effizienter gestalten. Die Gasoptimierungstechniken in Solidity konzentrieren sich auf die Reduzierung der Rechenkomplexität, die Eliminierung redundanter Vorgänge und die Optimierung der Datenspeicherung. Die Verwendung gaseffizienter Datenstrukturen, die Vermeidung unnötiger Berechnungen und die Optimierung von Schleifen und Iterationen sind einige Strategien zur Reduzierung des Gasverbrauchs.

Darüber hinaus können Entwickler durch die Minimierung externer Aufrufe anderer Verträge, die Nutzung gaseffizienter Solidity-Muster wie zustandsloser Funktionen und die Nutzung von Gasmess- und Profilierungstools besseres Gas optimieren.

Es ist wichtig, Netzwerk- und Plattformfaktoren zu berücksichtigen, die die Gaskosten beeinflussen, wie etwa Überlastung und Plattform-Upgrades, um die Strategien zur Gasoptimierung entsprechend anzupassen.

Die Optimierung von Feststoffgasen ist ein iterativer Prozess, der eine sorgfältige Analyse, Prüfung und Verfeinerung erfordert. Durch den Einsatz dieser Techniken und Best Practices können Entwickler ihre Solidity-Smart-Contracts wirtschaftlicher gestalten und so die Gesamteffizienz und Kosteneffizienz ihrer Anwendungen im Ethereum-Netzwerk verbessern.

Was sind Kryptogasgebühren?

Kryptogasgebühren sind Transaktionsgebühren, die speziell für intelligente Vertragsblockketten gelten, wobei Ethereum die bahnbrechende Plattform zur Einführung dieses Konzepts ist. Heutzutage haben jedoch auch viele andere Layer-1-Blockchains wie Solana, Avalanche und Polkadot Gasgebühren eingeführt. Benutzer zahlen diese Gebühren, um Validatoren für die Sicherung des Netzwerks zu entschädigen.

Bei der Interaktion mit diesen Blockchain-Netzwerken werden Benutzern die geschätzten Gaskosten angezeigt, bevor sie Transaktionen bestätigen. Im Gegensatz zu Standard-Transaktionsgebühren werden Gasgebühren mit der nativen Kryptowährung der jeweiligen Blockchain bezahlt. Beispielsweise werden die Gasgebühren von Ethereum in der ETH abgerechnet, während die Solana-Blockchain die Verwendung von SOL-Tokens zur Bezahlung von Transaktionen erfordert.

Unabhängig davon, ob Sie ETH an einen Freund senden, ein NFT prägen oder DeFi-Dienste wie dezentrale Börsen nutzen, sind Benutzer für die Zahlung der damit verbundenen Gasgebühren verantwortlich. Diese Gebühren spiegeln den Rechenaufwand wider, der erforderlich ist, um die gewünschte Operation auf der Blockchain auszuführen, und tragen direkt dazu bei, Validatoren für ihre Netzwerkbeteiligung und Sicherheitsbemühungen zu motivieren.

Techniken zur Optimierung der Festigkeit von Gasen

Die Gasoptimierungstechniken von Solidity zielen darauf ab, den Gasverbrauch von intelligentem Vertragscode zu reduzieren, der in der Programmiersprache Solidity geschrieben ist.

Durch den Einsatz dieser Techniken können Entwickler Transaktionskosten minimieren, die Vertragsleistung verbessern und ihre Anwendungen effizienter gestalten. Hier sind einige häufig verwendete Gasoptimierungstechniken in Solidity:

Mapping ist in den meisten Fällen günstiger als Arrays

Solidity führt eine spannende Dynamik zwischen Mappings und Arrays in Bezug auf die Gasoptimierung ein. In der Ethereum Virtual Machine (EVM) sind Mappings im Allgemeinen günstiger als Arrays. Dies liegt daran, dass Sammlungen als separate Zuordnungen im Speicher gespeichert werden, während Zuordnungen effizienter gespeichert werden.

Arrays in Solidity können gepackt werden, sodass kleinere Elemente wie uint8 gruppiert werden können, um die Speicherung zu optimieren. Zuordnungen können jedoch nicht geladen werden. Obwohl Sammlungen möglicherweise mehr Gas für Vorgänge wie das Abrufen der Länge oder das Parsen aller Elemente benötigen, bieten sie in bestimmten Szenarien mehr Flexibilität.

In Fällen, in denen Sie auf die Länge einer Sammlung zugreifen oder alle Elemente durchlaufen müssen, sind Arrays möglicherweise zu bevorzugen, auch wenn sie mehr Gas verbrauchen. Umgekehrt zeichnen sich Mappings in Szenarien aus, in denen direkte Schlüsselwertsuchen erforderlich sind, da sie eine effiziente Speicherung und Abfrage ermöglichen.

Das Verständnis der Gasdynamik zwischen Mappings und Arrays in Solidity ermöglicht es Entwicklern, bei der Vertragsgestaltung fundierte Entscheidungen zu treffen und die Gasoptimierung mit den spezifischen Anforderungen ihres Anwendungsfalls in Einklang zu bringen.

Packen Sie Ihre Variablen

In Ethereum werden die Gaskosten für die Speichernutzung anhand der Anzahl der genutzten Speicherplätze berechnet. Jeder Speichersteckplatz hat eine Größe von 256 Bit, und der Solidity-Compiler und -Optimierer übernimmt automatisch das Packen von Variablen in diese Steckplätze. Dies bedeutet, dass Sie mehrere Variablen in einen einzigen Speicherplatz packen können, wodurch die Speichernutzung optimiert und die Gaskosten gesenkt werden.

Um die Vorteile des Packens nutzen zu können, müssen Sie die packbaren Variablen nacheinander in Ihrem Solidity-Code deklarieren. Der Compiler und Optimierer kümmert sich automatisch um die Anordnung dieser Variablen innerhalb der Speicherplätze und sorgt so für eine effiziente Speicherplatznutzung.

Durch das Zusammenfassen von Variablen können Sie die Anzahl der verwendeten Speicherplätze minimieren, was zu geringeren Gaskosten für Speichervorgänge in Ihren Smart Contracts führt.

Wenn Sie das Konzept des Packens verstehen und es effektiv nutzen, können Sie die Gaseffizienz Ihres Solidity-Codes erheblich beeinflussen. Durch die Maximierung der Nutzung von Speicherplätzen und die Minimierung der Gaskosten für den Speicherbetrieb können Sie die Leistung und Kosteneffizienz Ihrer Ethereum-Smart-Verträge optimieren.

Reduzieren Sie externe Anrufe

In Solidity verursacht der Aufruf eines externen Vertrags eine erhebliche Menge Gas. Um den Gasverbrauch zu optimieren, wird empfohlen, den Datenabruf zu konsolidieren, indem eine Funktion aufgerufen wird, die alle erforderlichen Daten zurückgibt, anstatt für jedes Datenelement separate Aufrufe durchzuführen.

Auch wenn sich dieser Ansatz möglicherweise von herkömmlichen Programmierpraktiken in anderen Sprachen unterscheidet, erweist er sich in Solidity als äußerst robust.

Die Gaseffizienz wird verbessert, indem die Anzahl externer Vertragsaufrufe reduziert und mehrere Datenpunkte in einem einzigen Funktionsaufruf abgerufen werden, was zu kostengünstigen und effizienten Smart Contracts führt.

uint8 ist nicht immer billiger als uint256

Die Ethereum Virtual Machine (EVM) verarbeitet Daten in Blöcken von jeweils 32 Byte oder 256 Bit. Bei der Arbeit mit kleineren Variablentypen wie uint8 muss die EVM diese zunächst in den bedeutenderen Typ uint256 konvertieren, um Operationen an ihnen durchzuführen. Dieser Konvertierungsprozess verursacht zusätzliche Gaskosten, was dazu führen könnte, dass die Gründe für die Verwendung kleinerer Variablen in Frage gestellt werden.

Der Schlüssel liegt im Konzept der Verpackung. In Solidity können Sie mehrere kleine Variablen in einen einzigen Speicherplatz packen und so die Speichernutzung optimieren und die Gaskosten senken. Wenn Sie jedoch eine einzelne Variable definieren, die nicht mit anderen gepackt werden kann, ist es optimaler, den Typ uint256 anstelle von uint8 zu verwenden.

Durch die Verwendung von uint256 für eigenständige Variablen entfallen kostspielige Konvertierungen im EVM. Auch wenn es zunächst kontraintuitiv erscheinen mag, stellt dieser Ansatz die Gaseffizienz sicher, indem er sich an den Verarbeitungsfähigkeiten des EVM orientiert. Es ermöglicht auch ein einfacheres Packen und Optimieren beim Gruppieren mehrerer kleiner Variablen.

Wenn Entwickler diesen Aspekt des EVM und die Vorteile des Packens in Solidity verstehen, können sie fundierte Entscheidungen bei der Auswahl von Variablentypen treffen. Durch die Berücksichtigung der Gaskosten von Konvertierungen und die Nutzung von Packmöglichkeiten können Entwickler den Gasverbrauch optimieren und die Effizienz ihrer Smart Contracts im Ethereum-Netzwerk steigern.

Verwenden Sie Bytes32 anstelle von Zeichenfolgen/Bytes

Wenn Sie in Solidity über Daten verfügen, die in 32 Bytes passen, wird empfohlen, den Datentyp bytes32 anstelle von Bytes oder Zeichenfolgen zu verwenden. Dies liegt daran, dass Variablen fester Größe, wie etwa bytes32, deutlich günstigere Gaskosten aufweisen als Typen variabler Größe.

Durch die Verwendung von bytes32 vermeiden Sie die zusätzlichen Gaskosten, die mit Typen variabler Größe wie Bytes oder Strings verbunden sind, die zusätzlichen Speicher und Rechenoperationen erfordern. Solidity behandelt Variablen fester Größe als einen einzelnen Speicherslot, was eine effizientere Speicherzuweisung ermöglicht und den Gasverbrauch reduziert.

Die Optimierung der Gaskosten durch die Verwendung von Variablen fester Größe ist ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Gestaltung intelligenter Verträge in Solidity. Durch die Auswahl der geeigneten Datentypen basierend auf der Größe der Daten, mit denen Sie arbeiten, können Sie den Gasverbrauch minimieren und die allgemeine Kosteneffizienz und Effizienz Ihrer Verträge verbessern.

Verwenden Sie externe Funktionsmodifikatoren

Wenn Sie in Solidity eine öffentliche Funktion definieren, die von außerhalb des Vertrags aufgerufen werden kann, werden die Eingabeparameter dieser Funktion automatisch in den Speicher kopiert und es fallen Gaskosten an.

Soll der Prozess jedoch extern aufgerufen werden, ist es wichtig, ihn im Code als „extern“ zu kennzeichnen. Dabei werden die Funktionsparameter nicht in den Speicher kopiert, sondern direkt aus den Aufrufdaten gelesen.

Diese Unterscheidung ist wichtig, denn wenn Ihre Funktion über große Eingabeparameter verfügt, kann die Kennzeichnung als „extern“ erhebliche Mengen an Aufwand einsparen. Indem Sie das Kopieren der Parameter in den Speicher vermeiden, können Sie den Gasverbrauch Ihrer Smart Contracts optimieren.

Diese Optimierungstechnik ist in Szenarien hilfreich, in denen die Funktion extern aufgerufen werden soll, beispielsweise bei der Interaktion mit dem Vertrag aus einem anderen Vertrag oder einer externen Anwendung. Diese geringfügigen Änderungen am Solidity-Code können zu spürbaren Gaseinsparungen führen und Ihre Vereinbarungen kostengünstiger und effizienter machen.

Nutzen Sie die Kurzschlussregel zu Ihrem Vorteil

Wenn Sie in Solidity disjunktive und konjunktive Operatoren in Ihrem Code verwenden, kann sich die Reihenfolge, in der Sie die Funktionen platzieren, auf den Gasverbrauch auswirken. Wenn Sie verstehen, wie diese Betreiber funktionieren, können Sie den Gasverbrauch optimieren.

Bei Verwendung der Disjunktion wird der Gasverbrauch reduziert, da die zweite Funktion nicht ausgeführt wird, wenn die erste Funktion „true“ ergibt. Dies spart Gas, indem unnötige Berechnungen vermieden werden. Wenn andererseits die erste Funktion „falsch“ ergibt, wird die zweite Funktion vollständig übersprungen, wodurch der Gasverbrauch weiter optimiert wird.

Um die Gaskosten zu minimieren, empfiehlt es sich, die Funktionen richtig anzuordnen und die Rolle mit der größten Erfolgswahrscheinlichkeit zuerst im Betrieb bzw. das Teil mit der größten Ausfallwahrscheinlichkeit an die erste Stelle zu setzen. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit, dass die zweite Funktion bewertet werden muss, und führt zu Gaseinsparungen.

In Solidity können mehrere kleine Variablen in Speicherslots gepackt werden, um die Speichernutzung zu optimieren. Wenn Sie jedoch eine einzelne Variable haben, die nicht mit anderen konsolidiert werden kann, ist es besser, uint256 anstelle von uint8 zu verwenden. Dadurch wird die Gaseffizienz durch Abstimmung mit den Verarbeitungsfunktionen der Ethereum Virtual Machine sichergestellt.

Zusammenfassung

Solidity ist äußerst effektiv, um bei der Interaktion mit externen Verträgen kostengünstige Transaktionen zu erzielen. Dies kann erreicht werden, indem die Kurzschlussregel verwendet wird, mehrere kleine Variablen in Speicherplätze gepackt werden und der Datenabruf durch den Aufruf einer einzigen Funktion konsolidiert wird, die alle erforderlichen Daten zurückgibt.

Zentralbanken können auch Gasoptimierungstechniken nutzen, um Transaktionskosten zu minimieren und die Gesamtleistung intelligenter Verträge zu verbessern. Durch die Beachtung von Solidity-spezifischen Gasoptimierungsstrategien können Entwickler eine effiziente und wirtschaftliche Ausführung ihrer innovativen Vertragsinteraktionen sicherstellen. Bei sorgfältiger Überlegung und Umsetzung dieser Techniken können Benutzer von einer optimierten Gasnutzung und erfolgreichen Transaktionen profitieren.

Die Optimierung des Gasverbrauchs in Solidity ist entscheidend für die Erzielung kostengünstiger Transaktionen und innovativer Vertragsinteraktionen. Durch die Nutzung der Kurzschlussregel, das Packen mehrerer kleiner Variablen in Speicherplätze und die Konsolidierung des Datenabrufs mit einzelnen Funktionsaufrufen können Benutzer Gasoptimierungstechniken nutzen, die die effiziente und wirtschaftliche Ausführung ihrer Verträge gewährleisten.

Auch Zentralbanken können von diesen Strategien profitieren, um Transaktionskosten zu minimieren und die Leistung ihrer Smart Contracts zu verbessern. Entwickler können eine optimierte Gasnutzung und erfolgreiche Transaktionen sicherstellen, indem sie diese für Solidity spezifischen Strategien berücksichtigen.