Opcodes再进阶

这一篇的指令相比之前更加抽象，不过单列一篇来记更大的原因是我觉得写在一起太挤了。

Return类指令

RETURN

从指定的内存位置提取数据，存储到returnData中，并终止当前的操作。此指令需要从堆栈中取出两个参数：内存的起始位置mem_offset和数据的长度length，操作码：0xF3。当需要将数据返回给外部函数或交易时调：

PUSH1 0xff
PUSH1 0x00
MSTORE8
// 此时内存ff0000000000...

PUSH1 0x01
PUSH1 0x00
RETURN 
// 取出第一个内存字节返回，Return value: 0xff

PUSH1 0x01 // 不会执行，一旦用了RETURN，程序将中止

RETURNDATASIZE

将returnData的大小推入堆栈，操作码：0x3D，用来获得上一个调用返回的数据。注意，这个只能由外部solidity合约调用，自己内部一旦RETURN了就啥也执行不下去了。

RETURNDATACOPPY

将returnData中的某段数据复制到内存中。此指令需要从堆栈中取出三个参数：内存的起始位置mem_offset，返回数据的起始位置return_offset，和数据的长度length，操作码：0x3E。

REVERT类指令

这类指令用于处理异常，当它们被触发时，交易会回滚。下面的这两个指令是Solidity中的require，error和assert关键字的基础。

REVERT

REVERT指令会终止交易的执行，返回一个错误消息，并且所有状态更改（例如资金转移、存储值的更改等）都不会生效。它会从堆栈中弹出两个参数：内存中错误消息的起始位置mem_offset和错误消息的长度length。它的操作码为0xFD。

PUSH1 0xaa
PUSH1 0x00
MSTORE
PUSH1 0x01
PUSH1 0x1f
REVERT

// [Error] revert，同时返回0xaa

INVALID

INVALID是EVM中用来表示无效操作的指令。当EVM遇到无法识别的操作码时，或者在故意触发异常的情境下，它会执行INVALID指令，导致所有状态更改都不会生效，并且消耗掉所有的gas。它确保了当合约试图执行未定义的操作时，不会无所作为或产生不可预测的行为，而是会安全地停止执行,它的操作码为0xFE。

EVM会跟踪交易的状态success，默认为True，当交易失败回滚时变为False，只有当success为True时继续执行opcodes，否则结束交易。而INVALID指令的原理非常暴力，就是直接把交易状态设成false。

Call指令

CALL指令会创建一个子环境来执行其他合约的部分代码，发送ETH，并返回数据。返回数据可以使用RETURNDATASIZE和RETURNDATACOPY获取。若执行成功，会将1压入堆栈；否则，则压入0。如果目标合约没有代码，仍将1压入堆栈（视为成功）。如果账户ETH余额小于要发送的ETH数量，调用失败，但当前交易不会回滚。

它从堆栈中弹出7个参数，依次为：

gas：为这次调用分配的gas量；

to：被调用合约的地址；

value：要发送的ETH数量（从msg.sender扣除）；

mem_in_start：输入数据（calldata，调用的目标合约具体函数和参数）在内存的起始位置；

mem_in_size：输入数据的长度；

mem_out_start：返回数据（returnData）在内存的起始位置，这是预留来接收目标合约的返回值的，留出空间就行不用写东西。

mem_out_size：返回数据的长度。

它的操作码为0xF1。

一个简单的调用：

PUSH1 0x01
PUSH1 0x1f
PUSH0
PUSH0
PUSH1 0x01
PUSH20 0x1000000000000000000000000000000000000c42
PUSH0
CALL
PUSH0
MLOAD

DelegateCall指令

DELEGATECALL

它从堆栈中弹出6个参数，与CALL不同，它不包括value，因为ETH不会被发送，DELEGATECALL不会更改msg.sender和msg.value，且DELEGATECALL改变的存储（storage）是原始合约的存储。

gas：为这次调用分配的gas量；

to：被调用合约的地址；

mem_in_start：输入数据（calldata）在内存的起始位置；

mem_in_size：输入数据的长度；

mem_out_start：返回数据（returnData）在内存的起始位置；

mem_out_size：返回数据的长度。

StaticCall指令

它和CALL指令类似，允许合约执行其他合约的代码，但是不能改变合约状态。它是Solidity中pure和view关键字的基础。

STATICCALL

STATICCALL指令会创建一个子环境来执行其他合约的部分代码，并返回数据。返回数据可以使用RETURNDATASIZE和RETURNDATACOPY获取。若执行成功，会将1压入堆栈；否则，则压入0。如果目标合约没有代码，仍将1压入堆栈（视为成功）。

由于不能改变合约的状态，它不允许子环境执行的代码中包含以下指令：

CREATE, CREATE2, SELFDESTRUCT；

LOG0 - LOG4；

SSTORE；

value不为0的CALL。

它从堆栈中弹出6个参数，依次为：

gas：为这次调用分配的gas量；

to：被调用合约的地址；

mem_in_start：输入数据（calldata）在内存的起始位置；

mem_in_size：输入数据的长度；

mem_out_start：返回数据（returnData）在内存的起始位置；

mem_out_size：返回数据的长度。

它的操作码为0xFA。

Create指令

它可以让合约创建新的合约。

以太坊有两种交易，一种是合约调用，而另一种是合约创建。在合约创建的交易中，to字段设为空，而data字段应填写为合约的初始代码（initcode）。initcode也是字节码，但它只在合约创建时执行一次，目的是为新合约设置必要的状态和返回最终的合约字节码（contract code）。

一个简单的initcode：

PUSH4 ffffffff // 存进内存
PUSH1	00
MSTORE	
PUSH1	04
PUSH1	1c
RETURN	// 把ffffffff返回，新合约的字节码被设为此

CREATE

执行流程：

从堆栈中弹出value（向新合约发送的ETH）、mem_offset和length（新合约的initcode在内存中的初始位置和长度）；

计算新合约的地址，更新ETH余额；

初始化新的EVM上下文evm_create，用于执行initcode；

在evm_create中执行initcode；

如果执行成功，则更新创建的账户状态：

更新balance，将nonce初始化为0，将code字段设为evm_create的返回数据，将storage字段设置为evm_create的storage；

如果成功，则将新合约地址推入堆栈；若失败，将0推入堆栈。

CREATE2

CREATE2则提供了一种新的计算方法，使我们可以在合约部署之前预知它的地址：

address = keccak256( 0xff + sender_address + salt + keccak256(init_code))[12:]

执行流程：

从堆栈中弹出value（向新合约发送的ETH）、mem_offset、length（新合约的initcode在内存中的初始位置和长度）以及salt；

计算新地址；

之后同CREATE。

SelfDestruct指令

EVM中的SELFDESTRUCT指令可以让合约自行销毁，并将账户中的ETH余额发送到指定地址。使用SELFDESTRUCT指令时，当前合约会被标记为待销毁。但实际的销毁操作会在整个交易完成后进行。发送余额的过程一定成功，如果指定的地址是一个合约，那么该合约的代码不会被执行，即不会像平常的ETH转账执行目标地址的fallback方法。如果指定的地址不存在，则会为其创建一个新的账户，并存储这些ETH。

合约一旦销毁就无法再恢复。

执行流程：

从堆栈中弹出接收ETH的指定地址；

将当前合约的余额转移到指定地址；

销毁合约。

Gas指令

EVM中的GAS指令会将当前交易的剩余Gas压入堆栈。它的操作码为0x5A。