L04b Solidity：在广场中央装一台谁都能按的机器

一句话版

Solidity 逼着你把两件在普通语言里靠默认值糊弄过去的事写清楚——这段数据存在哪里，这个函数谁能按。

一个类比：在广场中央装一台谁都能按的机器

写普通程序像在自己屋里摆一台机器：门锁着，谁能进你说了算，忘了标”员工专用”也没事。写合约像把机器搬到广场正中央——每个按钮都暴露在外，你没写”这个按钮只有我能按”，全世界都会替你按一遍。所以 Solidity 从 0.5.0 起取消了可见性的默认值，不写就编译不过。

第二件事是存放位置。屋里的机器，纸条随手放桌上；广场上的机器，每写一个字都要刻进一块公共石板，而且刻字按字收费。于是 Solidity 要求你对每个引用类型说清楚：刻在石板上（storage）、写在临时便签上（memory）、还是只读一眼别人递进来的单子（calldata）。

类比在哪里失效：广场上的机器坏了能拆走重装，合约部署后代码动不了——所以这一讲花大量篇幅在“写之前就把话说死”上，可见性、数据位置、状态可变性全都要显式写出来，没有事后补救的机会。另一处：真机器上的按钮按下去要么响要么不响，合约的函数调用还有第三种结局——整笔交易回滚，你付了 gas 但什么都没发生。

概念卡

1. 三种数据位置（storage / memory / calldata）

人话定义：storage 是链上永久存储，改一次最贵；memory 只活在这次函数调用里，可以改；calldata 是外部传进来的那份原始输入，只读、最省 gas（p.14–15）。

例子：状态变量（写在合约体里、函数外面的那些）永远在 storage，这点没得选。函数里的引用类型（数组、结构体、string、bytes、映射）必须显式标注。一个很实际的规则：外部函数的引用类型参数一律先考虑 calldata，只有确实要修改它时才退回 memory 并付一次拷贝的代价。

	storage	memory	calldata
活多久	永久，写进区块链	函数执行期间	本次调用期间
能改吗	能	能	不能
gas	最贵	中	最省

常见误解

以为值类型（uint、bool、address）也要标位置 → 不用，它们总是按值拷贝。另一个高频坑：在函数里写 Person storage p = people[0]; 拿到的是引用，改 p 就是改链上；写成 Person memory p = ... 拿到的是副本，改完不写回去等于白改。这个差别不报错，只是静默地什么都没发生。

2. 函数五段式与四种可见性（Function Declaration）

人话定义：一条完整的函数声明有五段——function 名字 (参数) 可见性 状态可变性 returns (返回类型)（p.27）。

例子：四种可见性各自能被谁调用：

• public：合约内外都能调，自动为状态变量生成 getter
• external：只能从外部调，合约内部想调要写 this.f()（走一次外部调用，更贵）
• internal：本合约 + 继承它的子合约
• private：只有本合约，子合约也不行

状态可变性三档：view 只读不写状态、pure 连读都不读（只用参数和常量）、payable 才能接收 ETH。三者都不写则默认可以改状态。

常见误解

以为 private 意味着数据保密 → 链上所有存储都是公开可读的，private 拦的只是其他合约的代码，不是人的眼睛。用区块浏览器或直接读存储槽，任何人都能看到 private 变量的值。把私钥、密码、未公开的答案放进 private 变量，等于贴在公告栏上再盖一张透明胶片。

3. 一笔钱打进来，谁来接（receive / fallback）

人话定义：receive 接住纯转账，fallback 接住所有认不出来的调用（p.37–39）。两者都必须是 external，receive 还必须 payable。

例子：以太坊上的每笔调用都带一段 calldata，分派规则完全由它决定：

记这张图只要抓一个分叉点：calldata 空不空。空的是”有人直接往这个地址转钱”，非空的是”有人想调某个函数”。

常见误解

以为定义了 fallback 就能收钱 → fallback 不写 payable 的话，带 ETH 的调用照样回滚。还有一个部署后才发现的坑：这两个函数被调用时可用的 gas 很紧（通过 transfer 或 send 转账时只给 2300 gas），在里面写状态变量基本必然 out of gas。所以它们的函数体应当极短，复杂逻辑留给正常函数。

4. 错误处理三件套（require / assert / custom error）

人话定义：Solidity 用状态回滚异常处理错误——异常一抛，这次调用及其所有子调用对状态做的改动全部撤销，交易要么完整成功、要么完全不影响状态（p.55）。

例子：三件工具各管一段：

工具	管什么	触发写法
require	外部输入、前置条件、外部调用返回值	require(cond, "msg")
assert	理论上永远不该为假的内部不变量	assert(cond)
custom error	替代 require 的错误字符串	revert Errorname();

判断口诀：require 防的是“用户做错了”，assert 防的是“我的代码写错了”。课件把开头那句 require 叫门条件（gate condition）——条件不满足直接拦住，后面的代码根本不会跑（p.56），并要求永远带上错误消息，否则钱包里只显示一句 execution reverted（p.57）。

常见误解

以为错误消息写多长都无所谓 → 字符串会被编译进字节码，越长部署越贵。具体反例：p.58 那句 require(address(this).balance >= withdraw_amount, "Insufficient balance in faucet for withdrawal request") 把 53 个字符刻进了链上；换成 revert InsufficientBalance(address(this).balance, amount) 之后只留一个 4 字节选择器，还能把两个具体数值带回给调用方。另一个过时认知：assert 失败会吃光全部 gas——0.8.0 之后它改抛 Panic(uint256)，剩余 gas 照样退（p.59）。

5. 事件：合约唯一的对外喇叭（Events / indexed）

人话定义：事件把参数序列化后写进交易日志，轻客户端和 DApp 可以“watch”它并据此更新界面（p.60–61）。

例子：event Withdrawal(address indexed to, uint amount);，触发时写 emit Withdrawal(msg.sender, withdraw_amount);。一条日志分成两块：

区域	存什么	能过滤吗	数量
topics	事件签名哈希 + 所有 indexed 参数	能	最多 4 个
data	所有非 indexed 参数	不能	无限制

topic[0] 固定是事件签名的 keccak256 哈希，所以 indexed 最多标 3 个（p.61）。标哪几个的判据是“这个字段会不会被当成查询条件”——课件把 to / from 标了、amount 没标，因为你会查某个地址的全部提款，不会查金额正好是 0.05 ETH 的记录。emit 自 0.5.0 起强制，p.62 的 receive() 里只做一件事：emit Deposit(msg.sender, msg.value);，不然链下根本不知道谁往合约里打了钱。

常见误解

以为合约能读回自己发过的事件 → 读不了。EVM 有写日志的操作码 LOG0–LOG4，没有读日志的操作码，日志躺在交易收据里、不在合约可访问的状态中。具体反例：想用一个事件记下“上次操作时间”再在下次调用里取出来，只能改用状态变量。第二个坑是给动态类型标 indexed：event Named(string indexed name) 的 topic 里存的是这个字符串的 keccak256 哈希，链下能按完整值精确匹配，却永远拿不回原文。

把它们串起来

这半份课件从头到尾在回答同一个问题：在一个谁都能调、改完不能撤、每步都花钱的环境里，语言该强制你说清楚哪些事。

第一组答案写在函数签名上。数据位置管“花多少钱”，可见性管“谁能碰”，view / pure / payable 管“这次调用能造成多大破坏”。三样叠起来，签名读完就知道这个函数的危险半径，不必翻开函数体。

第二组答案是兜底。receive 和 fallback 处理那些没对上号的调用——直接打进来的钱、认不出的选择器。合约地址一旦公开，别人调什么、带不带 ETH 都不由你决定，这两个函数就是“意外情况怎么收场”的显式声明。

第三组答案分对内和对外。对内是错误处理：require 挡住不合法的外部输入并退还剩余 gas，assert 守住本不该发生的内部矛盾，自定义错误把前者的成本再压低一截，三者共享同一个语义——出事就整笔回滚。对外是事件：状态改完了，链下怎么知道？合约没法主动通知任何人，只能往日志里写一条，等前端自己来订阅。

课件里的坑

• [前后矛盾] p.28 说可见性必须显式声明，p.33 的表格却还在写”默认 public”。以 p.28 为准——函数自 0.5.0 起没有默认可见性；状态变量的默认可见性是 internal，与函数不是一回事（p.28、p.33）
• [代码写错] p.58 出现 this.balance，这在 0.5.0 之后不合法，正确写法是 address(this).balance。同一份课件的 p.26 和 p.42 都写对了，只有这一处漏改（p.58）
• [过时语法] 三处需要连带翻新：p.50 用 function Grandfather() 这种与合约同名的旧式构造器写法（0.5.0 起非法，且注释写 man() 与代码不符）；p.40 写 constructor(uint _data) public（0.7.0 起构造器不能带可见性）；p.18 / p.19 的 byte 已在 0.8.0 更名为 bytes1；p.27 / p.33 / p.34 把 constant 当函数修饰符用，它在 0.5.0 被移除、由 view 取代
• [语义不准] p.11 把 fixed / ufixed 列为可用类型。它们只能声明，不支持任何算术运算，实际开发里定点小数一律靠整数自己按比例缩放（p.11）
• [已随合并改名] p.25 列出 block.difficulty，以太坊转 PoS 后它已更名为 block.prevrandao，语义也从难度变成了随机数信标（p.25）

课后 10 分钟：考点复习

这 10 分钟怎么用：先默写三张表——三种数据位置的三行对比、四种可见性各自的调用范围、receive / fallback 的分派条件；再默一遍 require / assert / 自定义错误各管什么；最后做下面的变式题。三张表写得出来，这一讲的核心就拿住了。

必背

1. 三种数据位置：storage 上链永久保存、改一次最贵；memory 函数执行期间存在、可改；calldata 只读且最省 gas，外部函数的引用类型参数首选 calldata。
2. 函数声明五段式：function 名字(参数) 可见性 状态可变性 returns(返回类型)；四种可见性 public / external / internal / private 自 0.5.0 起必须显式写出，没有默认值；view 只读、pure 连读都不读、payable 才能收 ETH。
3. 一笔转账进来时：calldata 为空且合约有 receive 就走 receive，否则走 payable 的 fallback，两者都没有就回滚；calldata 非空则按函数选择器匹配，匹配不上走 fallback，没有 fallback 也回滚；两者都必须是 external，receive 必须 payable。
4. 错误处理三件套：require 校验外部输入与前置条件、失败退还剩余 gas；assert 检查绝不应发生的内部不变量；自定义错误（custom error）配 revert 使用，编码开销最小，是 0.8.4 之后的推荐写法。
5. 事件的参数最多 3 个可标 indexed，因为一笔日志只有 4 个 topic，topic[0] 已被事件签名的 keccak256 哈希占用；indexed 参数可被过滤检索，非 indexed 参数放在 data 区。

完整例题

题面（课件 p.22）：给定下面这段代码，写出三个函数各自的返回值，以及状态变量 choice 在未赋值时的值。

enum ActionChoices { GoLeft, GoRight, GoStraight, SitStill }
ActionChoices choice;
ActionChoices constant defaultChoice = ActionChoices.GoStraight;

function getDefaultChoice() public pure returns (uint) {
    return uint(defaultChoice);
}
function getLargestValue() public pure returns (ActionChoices) {
    return type(ActionChoices).max;
}
function getSmallestValue() public pure returns (ActionChoices) {
    return type(ActionChoices).min;
}

1. 先把枚举摊平成编号。枚举成员从 0 开始按声明顺序编号，与名字无关：GoLeft = 0、GoRight = 1、GoStraight = 2、SitStill = 3。
2. getDefaultChoice()：defaultChoice 是 GoStraight，uint(...) 把枚举显式转成整数，得 2。注意这个转换必须显式写，Solidity 不会替你隐式转。
3. getLargestValue()：type(枚举).max 取的是编号最大的那个成员，也就是 SitStill。返回类型声明的是 ActionChoices，所以返回的是枚举值本身，对外部调用方而言表现为整数 3。
4. getSmallestValue()：同理取编号最小的 GoLeft，对外表现为 0。
5. choice 未赋值时：Solidity 没有 null，所有变量都有零值。枚举的零值就是编号 0 的成员，即 GoLeft。
6. 这一步值得多想一层：零值等于第一个成员，意味着”没选”和”选了第一项”在链上完全无法区分。实际工程里的做法是把一个占位成员放在枚举开头，例如 Unset，让零值有明确含义。
7. 三个函数都是 pure 而不是 view——它们只读常量和类型信息，没有碰任何状态变量。choice 虽然在同一份合约里，但没有被这三个函数读到。

变式题（先自己做）

(1) 如果把枚举改成 enum ActionChoices { Unset, GoLeft, GoRight, GoStraight, SitStill }，三个函数的返回值各变成什么？(2) 假设这份合约已经部署、链上已存了一批用户的 choice，这次改动会造成什么后果？

提示

第一问照着例题第 1 步重新编号一遍即可，别去猜哪个函数”应该”不变。第二问想一件事：链上存的是编号还是名字？已经写进存储槽的那个数字，会因为你改了源码而跟着变吗？

参考答案与自检（非官方评分标准）

自检要点：① 重新编号时四个旧成员全部后移一位，只改一个是典型错误；② 第二问要答出”存储里是数字”这个机制，只写”会出问题”不算；③ 注意 defaultChoice 指的是名字 GoStraight，源码里这一行没改。

(1) 新编号为 Unset = 0、GoLeft = 1、GoRight = 2、GoStraight = 3、SitStill = 4。于是：

• getDefaultChoice() 返回 3（原来是 2）
• getLargestValue() 返回 SitStill，对外是 4（原来是 3）
• getSmallestValue() 返回 Unset，对外是 0（成员变了，数字仍是 0）
• choice 的零值变成 Unset，这正是加占位成员想要的效果 ✓

(2) 链上存储里存的是编号这个数字，不存成员名。原先存了 2（当时表示 GoStraight）的那个用户，在新版本里会被读成 GoRight；存了 0 的用户从 GoLeft 变成 Unset。全体历史数据整体错位一格，而且不会有任何报错。

这就是为什么”在枚举中间或开头插入成员”属于破坏性变更。安全的做法只有一条：新成员一律追加到末尾。要往前加，就必须配套一次数据迁移，或者干脆换一个新的存储槽重新开始 ✓。

闪卡自测

1. storage、memory、calldata 分别活多久、能不能改？

storage 永久存在链上、可改、最贵；memory 只活在本次函数执行期间、可改；calldata 是外部传入的原始数据、只读、最省 gas（p.14–15）。外部函数的引用类型参数首选 calldata。

2. public 和 external 的区别在哪？

public 合约内外都能直接调；external 只能从外部调，本合约内部要调必须写 this.f()，那会走一次真正的外部调用、额外花 gas。好处是 external 的参数可以用 calldata，处理大数组时更省（p.28）。

3. 为什么 private 变量并不保密？

private 限制的是其他合约的代码能不能访问它，链上存储本身对所有人公开可读。任何人用区块浏览器或直接读存储槽都能看到它的值。不要把任何敏感数据放进合约，无论标什么可见性。

4. view 和 pure 差在哪？

view 承诺不修改状态，但可以读状态变量；pure 承诺连读都不读，只用参数、常量和纯计算。两者都不消耗 gas——前提是从链下直接调用；如果是在一笔交易里被别的函数调用，照样算进这笔交易的 gas（p.30）。

5. 一笔带 calldata 的调用匹配不到任何函数会怎样？

交给 fallback。若合约没有定义 fallback，整笔交易回滚。calldata 为空的纯转账则优先找 receive，没有 receive 才退给 payable fallback（p.37–39）。

6. require、assert 和自定义错误各自用在什么地方？

require 校验外部输入和前置条件（调用者给的参数、余额够不够、时间到没到），失败时退还剩余 gas；assert 检查绝不应该发生的内部不变量，触发了说明代码里有 bug；自定义错误配 revert 使用，编码开销最小，是 0.8.4 之后的推荐写法（p.55–59）。

7. 事件的参数为什么最多只能标 3 个 indexed？

一笔日志最多有 4 个 topic，其中 topic[0] 已经被事件签名的 keccak256 哈希占用了，只剩 3 个位置给 indexed 参数。匿名事件（anonymous）不占 topic[0]，所以能标 4 个。indexed 参数可被链下过滤检索，其余参数放在 data 区（p.60–63）。

8. 合约为什么需要事件？直接读状态变量不行吗？

合约没法主动通知任何人，链下的前端也无法订阅”某个变量变了”。事件写进交易收据的日志区，链下可以按 topic 订阅和历史检索。另一个实际理由是便宜——日志的存储成本远低于状态变量（p.60）。

下一讲

同一份课件还剩最难的一块：合约怎么调用另一个合约、delegatecall 凭什么能在不动外壳的情况下换掉逻辑、重入攻击从哪个缝里钻进来，以及收尾那两页最佳实践。