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WTF Opcodes极简入门: 2. Opcodes分类

我最近在重新学以太坊opcodes，也写一个“WTF EVM Opcodes极简入门”，供小白们使用。

推特：@0xAA_Science

社区：Discord｜微信群｜官网 wtf.academy

所有代码和教程开源在github: github.com/WTFAcademy/WTF-Opcodes

这一讲，我们将介绍Opcodes的分类，对Opcodes进行分类，并使用这些操作码来创建一个简单的程序，执行1+1的计算。

Opcodes分类​

Opcodes可以根据功能分为以下几类:

  • 堆栈（Stack）指令: 这些指令直接操作EVM堆栈。这包括将元素压入堆栈（如PUSH1）和从堆栈中弹出元素（如POP）。

  • 算术（Arithmetic）指令: 这些指令用于在EVM中执行基本的数学运算，如加法（ADD）、减法（SUB）、乘法（MUL）和除法（DIV）。

  • 比较（Comparison）指令: 这些指令用于比较堆栈顶部的两个元素。例如，大于（GT）和小于（LT）。

  • 位运算（Bitwise）指令: 这些指令用于在位级别上操作数据。例如，按位与（AND）和按位或（OR）。

  • 内存（Memory）指令: 这些指令用于操作EVM的内存。例如，将内存中的数据读取到堆栈（MLOAD）和将堆栈中的数据存储到内存（MSTORE）。

  • 存储（Storage）指令: 这些指令用于操作EVM的账户存储。例如，将存储中的数据读取到堆栈（SLOAD）和将堆栈中的数据保存到存储（SSTORE）。这类指令的gas消耗比内存指令要大。

  • 控制流（Control Flow）指令: 这些指令用于EVM的控制流操作，比如跳转JUMP和跳转目标JUMPDEST。

  • 上下文（Context）指令: 这些指令用于获取交易和区块的上下文信息。例如，获取msg.sender（CALLER）和当前可用的gas（GAS）。

evm.codes​

我们在WTF-Opcodes教程的入门部分会使用evm.codes来运行Opcodes程序。

1. Opcode列表​

evm.codes提供了完整的Opcodes列表，这对于学习Opcodes非常有用。它包括每个Opcode的编号（例如，ADD的编号是0x01）、名称、gas消耗、堆栈输入和输出以及一个简短的描述。

2. Playground​

evm.codes还提供了一个在线的Opcodesplayground，你可以在这里运行Opcodes代码。Playground分为三部分：左上角的编辑器，右上角的执行界面，以及右下角的状态界面，它们分别显示你的代码、代码的执行过程和执行结果。

示例： 1+1​

我们现在来用Opcodes编写一个简单的程序，这个程序将在堆栈中计算1+1，并将结果保存到内存中。代码如下：

PUSH1 0x01
PUSH1 0x01
ADD
PUSH0
MSTORE

我们来逐行分析这个程序，同时展示每行指令执行后堆栈和内存的状态：

  1. 第1-2行：PUSH1指令将一个长度为1字节的数据压入堆栈顶部。

    PUSH1 0x01
    // stack: [1]
    PUSH1 0x01
    // stack: [1, 1]

  2. 第3行：ADD指令会弹出堆栈顶部的两个元素，计算它们的和，然后将结果压入堆栈。

    ADD
    // stack: [2]

  3. 第4行: PUSH0指令将0压入堆栈。

    PUSH0
    // stack: [0, 2]

  4. 第5行: MSTORE 属于内存指令，它会弹出堆栈顶的两个数据 [offset, value]（偏移量和值），然后将value（长度为32字节）保存到内存索引（偏移量）为offset的位置。

    MSTORE
    // stack: []
    // memory: [0: 2]

你可以在evm.codes中验证执行过程和结果。

总结​

这一讲，我们介绍了Opcodes的功能分类，并使用opcodes写了第一个程序，计算1+1。接下来，我们会按分类介绍所有的opcodes。