Come implementare strategie di ottimizzazione del gas di solidità - Cryptopolitan

L'ottimizzazione del gas di solidità è fondamentale per lo sviluppo di contratti innovativi sulla blockchain di Ethereum. Il gas si riferisce allo sforzo computazionale richiesto per eseguire operazioni all'interno di uno smart contract. Poiché il gas si traduce direttamente in commissioni di transazione, l'ottimizzazione dell'utilizzo del gas è essenziale per ridurre al minimo i costi e migliorare l'efficienza complessiva dei contratti intelligenti.

In questo contesto, Solidity, il linguaggio di programmazione utilizzato per gli smart contract di Ethereum, offre diverse tecniche e best practice per l'ottimizzazione del gas. Queste tecniche implicano un'attenta considerazione della progettazione del contratto, dell'archiviazione dei dati e dell'esecuzione del codice per ridurre il consumo di gas.

Implementando strategie di ottimizzazione del gas, gli sviluppatori possono migliorare in modo significativo le prestazioni e l'efficacia in termini di costi dei loro contratti intelligenti. Ciò può comportare l'utilizzo di tipi di dati e strutture di archiviazione appropriati, evitare calcoli non necessari, sfruttare modelli di progettazione dei contratti e utilizzare funzioni integrate specificamente progettate per l'ottimizzazione del gas.

Cos'è la solidità?

Solidity è un linguaggio di programmazione orientato agli oggetti progettato esplicitamente per la creazione di contratti intelligenti su varie piattaforme blockchain, con Ethereum come obiettivo principale. Lo hanno sviluppato Christian Reitwiessner, Alex Beregszaszi e gli ex contributori principali di Ethereum. I programmi Solidity vengono eseguiti sulla Ethereum Virtual Machine (EVM).

Uno strumento popolare per lavorare con Solidity è Remix, un ambiente di sviluppo integrato (IDE) basato su browser Web che consente agli sviluppatori di scrivere, distribuire ed eseguire contratti intelligenti Solidity. Remix fornisce un'interfaccia user-friendly e potenti funzionalità per il test e il debug del codice Solidity.

Un contratto Solidity combina codice (funzioni) e dati (stato) archiviati in un indirizzo specifico sulla blockchain di Ethereum. Consente agli sviluppatori di creare accordi per varie applicazioni, inclusi sistemi di voto, piattaforme di crowdfunding, aste al buio, portafogli multi-firma e altro ancora.

La sintassi e le funzionalità di Solidity sono influenzate da linguaggi di programmazione popolari come JavaScript e C++, rendendolo relativamente accessibile agli sviluppatori con precedenti esperienze di programmazione. La sua capacità di applicare regole ed eseguire azioni in modo autonomo, senza fare affidamento su intermediari, rende Solidity un potente linguaggio per la creazione di applicazioni decentralizzate (DApp) su piattaforme blockchain.

Cosa sono precisamente l'ottimizzazione di Gas e Gas in Solidity?

Il gas è un concetto fondamentale in Ethereum, che funge da unità di misura per lo sforzo computazionale richiesto per eseguire operazioni all'interno della rete. Ogni processo in un contratto intelligente Solidity consuma una certa quantità di gas e il gas totale consumato determina la commissione di transazione pagata dall'iniziatore del contratto. L'ottimizzazione del gas di solidità implica tecniche per ridurre il consumo di gas del codice del contratto intelligente, rendendolo più conveniente da eseguire.

Ottimizzando l'utilizzo del gas, gli sviluppatori possono ridurre al minimo i costi di transazione, migliorare le prestazioni dei contratti e rendere le loro applicazioni più efficienti. Le tecniche di ottimizzazione del gas in Solidity si concentrano sulla riduzione della complessità computazionale, sull'eliminazione delle operazioni ridondanti e sull'ottimizzazione dell'archiviazione dei dati. L'utilizzo di strutture dati efficienti in termini di gas, l'eliminazione di calcoli non necessari e l'ottimizzazione di cicli e iterazioni sono alcune strategie per ridurre il consumo di gas.

Inoltre, la riduzione al minimo delle chiamate esterne ad altri contratti, l'utilizzo di modelli Solidity efficienti in termini di gas come le funzioni stateless e l'utilizzo di strumenti di misurazione e profilazione del gas consentono agli sviluppatori di ottimizzare un gas migliore.

È importante considerare i fattori di rete e di piattaforma che influenzano i costi del gas, come la congestione e gli aggiornamenti della piattaforma, per adattare di conseguenza le strategie di ottimizzazione del gas.

L'ottimizzazione del gas di solidità è un processo iterativo che richiede un'attenta analisi, test e perfezionamento. Impiegando queste tecniche e le migliori pratiche, gli sviluppatori possono rendere i loro contratti intelligenti Solidity più convenienti dal punto di vista economico, migliorando l'efficienza complessiva e l'economicità delle loro applicazioni sulla rete Ethereum.

Cosa sono le commissioni sul gas crittografico?

Le commissioni di criptogas sono commissioni di transazione specifiche per blockchain di contratti intelligenti, con Ethereum che è la piattaforma pionieristica per introdurre questo concetto. Tuttavia, oggi, anche molte altre blockchain di livello 1, come Solana, Avalanche e Polkadot, hanno adottato le tariffe del gas. Gli utenti pagano queste tariffe per compensare i validatori per la protezione della rete.

Agli utenti vengono presentate le spese di gas stimate prima di confermare le transazioni quando interagiscono con queste reti blockchain. A differenza delle commissioni di transazione standard, le commissioni del gas vengono pagate utilizzando la criptovaluta nativa della rispettiva blockchain. Ad esempio, le tariffe del gas di Ethereum sono regolate in ETH, mentre la blockchain di Solana richiede l'utilizzo di token SOL per pagare le transazioni.

Che si tratti di inviare ETH a un amico, coniare un NFT o utilizzare servizi DeFi come gli scambi decentralizzati, gli utenti sono responsabili del pagamento delle tariffe del gas associate. Queste commissioni riflettono lo sforzo computazionale richiesto per eseguire l'operazione desiderata sulla blockchain e contribuiscono direttamente a incentivare i validatori per la loro partecipazione alla rete e gli sforzi di sicurezza.

Tecniche di ottimizzazione dei gas di solidità

Le tecniche di ottimizzazione del gas Solidity mirano a ridurre il consumo di gas del codice del contratto intelligente scritto nel linguaggio di programmazione Solidity.

Utilizzando queste tecniche, gli sviluppatori possono ridurre al minimo i costi di transazione, migliorare le prestazioni dei contratti e rendere le loro applicazioni più efficienti. Ecco alcune tecniche di ottimizzazione del gas comunemente utilizzate in Solidity:

La mappatura è più economica degli array nella maggior parte dei casi

Solidity introduce un'entusiasmante dinamica tra mappature e array per quanto riguarda l'ottimizzazione del gas. Nella Ethereum Virtual Machine (EVM), le mappature sono generalmente più economiche degli array. Questo perché le raccolte vengono archiviate come allocazioni separate in memoria, mentre le mappature vengono archiviate in modo più efficiente.

Gli array in Solidity possono essere impacchettati, consentendo di raggruppare più elementi minori come uint8 per ottimizzare l'archiviazione. Tuttavia, le mappature non possono essere caricate. Nonostante le raccolte richiedano potenzialmente più gas per operazioni come il recupero della lunghezza o l'analisi di tutti gli elementi, forniscono maggiore flessibilità in scenari specifici.

Nei casi in cui è necessario accedere alla lunghezza di una raccolta o scorrere tutti gli elementi, è possibile preferire gli array, anche se consumano più gas. Al contrario, le mappature eccellono negli scenari in cui sono richieste ricerche di valore-chiave dirette, in quanto forniscono archiviazione e recupero efficienti.

Comprendere le dinamiche del gas tra mappature e array in Solidity consente agli sviluppatori di prendere decisioni informate durante la progettazione dei contratti, bilanciando l'ottimizzazione del gas con i requisiti specifici del loro caso d'uso.

Prepara le tue variabili

In Ethereum, il costo del gas per l'utilizzo dello storage viene calcolato in base al numero di slot di storage utilizzati. Ogni slot di archiviazione ha una dimensione di 256 bit e il compilatore e l'ottimizzatore Solidity gestiscono automaticamente l'impacchettamento delle variabili in questi slot. Ciò significa che è possibile impacchettare più variabili all'interno di un singolo slot di archiviazione, ottimizzando l'utilizzo dell'archiviazione e riducendo i costi del gas.

Per sfruttare l'impacchettamento, devi dichiarare le variabili impacchettabili consecutivamente nel tuo codice Solidity. Il compilatore e l'ottimizzatore gestiranno automaticamente la disposizione di queste variabili all'interno degli slot di archiviazione, garantendo un utilizzo efficiente dello spazio.

Impacchettando insieme le variabili, puoi ridurre al minimo il numero di slot di archiviazione utilizzati, con conseguente riduzione dei costi del gas per le operazioni di archiviazione nei tuoi contratti intelligenti.

Comprendere il concetto di imballaggio e utilizzarlo in modo efficace può avere un impatto significativo sull'efficienza del gas del tuo codice Solidity. Massimizzando l'utilizzo degli slot di archiviazione e riducendo al minimo i costi del gas per le operazioni di archiviazione, puoi ottimizzare le prestazioni e l'economicità dei tuoi contratti intelligenti Ethereum.

Ridurre le chiamate esterne

In Solidity, chiamare un contratto esterno comporta una notevole quantità di gas. Per ottimizzare il consumo di gas, si consiglia di consolidare il recupero dei dati chiamando una funzione che restituisca tutti i dati richiesti invece di effettuare chiamate separate per ciascun elemento di dati.

Sebbene questo approccio possa differire dalle pratiche di programmazione tradizionali in altri linguaggi, si dimostra estremamente robusto in Solidity.

L'efficienza del gas viene migliorata riducendo il numero di chiamate di contratti esterni e recuperando più punti dati in una singola chiamata di funzione, con conseguenti contratti intelligenti economici ed efficienti.

uint8 non è sempre più economico di uint256

La Ethereum Virtual Machine (EVM) elabora i dati in blocchi di 32 byte o 256 bit alla volta. Quando si lavora con tipi di variabili più piccoli come uint8, l'EVM deve prima convertirli nel tipo uint256 più significativo per eseguire operazioni su di essi. Questo processo di conversione comporta costi aggiuntivi per il gas, il che potrebbe mettere in discussione il ragionamento alla base dell'utilizzo di variabili minori.

La chiave sta nel concetto di imballaggio. In Solidity, puoi impacchettare più piccole variabili in un singolo slot di archiviazione, ottimizzando l'utilizzo dello spazio di archiviazione e riducendo i costi del gas. Tuttavia, se si definisce una variabile singola che non può essere impacchettata con altre, è più ottimale utilizzare il tipo uint256 piuttosto che uint8.

L'utilizzo di uint256 per le variabili autonome evita la necessità di conversioni costose nell'EVM. Sebbene inizialmente possa sembrare controintuitivo, questo approccio garantisce l'efficienza del gas allineandosi con le capacità di elaborazione dell'EVM. Consente inoltre di comprimere e ottimizzare più facilmente quando si raggruppano più variabili di piccole dimensioni.

La comprensione di questo aspetto dell'EVM e dei vantaggi dell'inserimento in Solidity consente agli sviluppatori di prendere decisioni informate durante la selezione dei tipi di variabili. Considerando i costi del gas delle conversioni e sfruttando le opportunità di imballaggio, gli sviluppatori possono ottimizzare il consumo di gas e migliorare l'efficienza dei loro contratti intelligenti sulla rete Ethereum.

Usa bytes32 invece di string/bytes

In Solidity, quando si dispone di dati che possono rientrare in 32 byte, si consiglia di utilizzare il tipo di dati bytes32 invece di byte o stringhe. Questo perché le variabili di dimensione fissa, come i byte32, sono significativamente più economiche nei costi del gas rispetto ai tipi di dimensione variabile.

Utilizzando bytes32, si evitano i costi di gas aggiuntivi associati a tipi di dimensioni variabili, come byte o stringhe, che richiedono operazioni di archiviazione e di calcolo aggiuntive. Solidity tratta le variabili di dimensioni fisse come un singolo slot di archiviazione, consentendo un'allocazione della memoria più efficiente e riducendo il consumo di gas.

L'ottimizzazione dei costi del gas utilizzando variabili di dimensioni fisse è una considerazione importante quando si progettano contratti intelligenti in Solidity. Scegliendo i tipi di dati appropriati in base alla dimensione dei dati con cui si lavora, è possibile ridurre al minimo l'utilizzo di gas e migliorare l'efficienza e l'efficacia complessiva dei costi dei contratti.

Usa i modificatori di funzione esterni

In Solidity, quando si definisce una funzione pubblica che può essere richiamata dall'esterno del contratto, i parametri di input di tale funzione vengono automaticamente copiati in memoria e comportano costi di gas.

Tuttavia, se il processo deve essere richiamato esternamente, è importante contrassegnarlo come "esterno" nel codice. Così facendo i parametri della funzione non vengono copiati in memoria ma vengono letti direttamente dai dati della chiamata.

Questa distinzione è significativa perché se la tua funzione ha parametri di input di grandi dimensioni, contrassegnarla come "esterna" può farti risparmiare molto gas. Evitando di copiare i parametri in memoria, puoi ottimizzare il consumo di gas dei tuoi smart contract.

Questa tecnica di ottimizzazione è utile negli scenari in cui la funzione deve essere chiamata esternamente, ad esempio quando si interagisce con il contratto da un altro contratto o da un'applicazione esterna. Queste piccole modifiche al codice Solidity possono comportare notevoli risparmi di gas, rendendo le tue disposizioni più convenienti ed efficienti.

Usa la regola del cortocircuito a tuo vantaggio

In Solidity, quando si usano operatori disgiuntivi e congiuntivi nel codice, l'ordine in cui si inseriscono le funzioni può influire sull'utilizzo del gas. Comprendendo come funzionano questi operatori, puoi ottimizzare il consumo di gas.

Quando si utilizza la disgiunzione, l'utilizzo del gas viene ridotto perché se la prima funzione restituisce true, la seconda funzione non viene eseguita. Ciò consente di risparmiare gas evitando calcoli inutili. D'altra parte, in congiunzione, se la prima funzione restituisce false, la seconda funzione viene completamente ignorata, ottimizzando ulteriormente l'utilizzo del gas.

Per ridurre al minimo i costi del gas, si consiglia di ordinare correttamente le funzioni, mettendo in funzione prima il ruolo con maggiori probabilità di successo o la parte con maggiori probabilità di guasto. Questo riduce le possibilità di dover valutare la seconda funzione e si traduce in un risparmio di gas.

In Solidity, più piccole variabili possono essere inserite negli slot di archiviazione, ottimizzando l'utilizzo dello spazio di archiviazione. Tuttavia, se hai una singola variabile che non può essere consolidata con altre, è meglio usare uint256 invece di uint8. Ciò garantisce l'efficienza del gas allineandosi con le capacità di elaborazione della macchina virtuale Ethereum.

Conclusione

La solidità è molto efficace per ottenere transazioni convenienti quando si interagisce con contratti esterni. Ciò può essere ottenuto utilizzando la regola del cortocircuito, impacchettando più piccole variabili negli slot di archiviazione e consolidando il recupero dei dati chiamando una singola funzione che restituisce tutti i dati necessari.

Le banche centrali possono anche utilizzare tecniche di ottimizzazione del gas per ridurre al minimo i costi di transazione e migliorare le prestazioni complessive dei contratti intelligenti. Prestando attenzione alle strategie di ottimizzazione del gas specifiche per Solidity, gli sviluppatori possono garantire un'esecuzione efficiente ed economica delle loro interazioni contrattuali innovative. Con un'attenta valutazione e implementazione di queste tecniche, gli utenti possono beneficiare di un utilizzo ottimizzato del gas e di transazioni riuscite.

L'ottimizzazione del consumo di gas in Solidity è fondamentale per ottenere transazioni convenienti e interazioni contrattuali innovative. Utilizzando la regola del cortocircuito, impacchettando più piccole variabili negli slot di archiviazione e consolidando il recupero dei dati con singole chiamate di funzione, gli utenti possono utilizzare tecniche di ottimizzazione del gas che garantiscono l'esecuzione efficiente ed economica dei loro contratti.

Anche le banche centrali possono trarre vantaggio da queste strategie per ridurre al minimo i costi di transazione e migliorare le prestazioni dei loro contratti intelligenti. Gli sviluppatori possono garantire un utilizzo ottimizzato del gas e transazioni di successo considerando queste strategie specifiche per Solidity.