Gas and Gas Price

本节是《Solidity by Example》的中文翻译与深入讲解，专为零基础或刚接触区块链开发的小白朋友打造。我们将通过"示例 + 解说 + 提示"的方式，带你逐步理解每一段 Solidity 代码的实际用途与背后的逻辑。

Solidity 是以太坊等智能合约平台使用的主要编程语言，就像写网页要用 HTML 和 JavaScript，写智能合约就需要会 Solidity。

如果你从没写过区块链代码也没关系，只要你了解一点点编程概念，比如"变量""函数""条件判断"，我们就能从最简单的例子开始，一步步建立你的 Solidity 编程思维。

Gas

执行一笔交易需要支付多少以太（Ether）？

你需要支付的以太 = 消耗的 Gas 数量 * Gas 价格，其中：

Gas 是计算的单位
消耗的 Gas 是交易中使用的 Gas 总量
Gas 价格是你愿意为每单位 Gas 支付的以太数量
Gas 价格更高的交易有更高的优先级被包含在区块中

未使用的 Gas 将被退还。

Gas Limit

Gas 消耗有两个上限：

Gas 限制（你愿意为交易使用的最大 Gas 数量，由你设置）
区块 Gas 限制（一个区块允许的最大 Gas 数量，由网络设置）

描述解释：

什么是 Gas？
- Gas 是以太坊网络中用于衡量计算工作量的单位。每次执行交易（如调用合约函数、转账）都需要消耗一定量的 Gas。
- 类似于"油费"，Gas 是运行区块链操作的"燃料"。
交易费用计算：
- 交易费用 = 消耗的 Gas 数量（Gas Spent） × Gas 价格（Gas Price）。
- Gas 数量：取决于交易的复杂程度（例如，存储数据比简单计算更耗 Gas）。
- Gas 价格：用户设置的每单位 Gas 愿意支付的以太（以 Wei 或 Gwei 为单位，例如 20 Gwei）。
- 更高的 Gas 价格会激励矿工（或验证者）优先处理你的交易。
未使用的 Gas：
- 如果交易设置的 Gas 限制（Gas Limit）高于实际消耗的 Gas，多余的 Gas 会退还给用户。
- 例如：设置 Gas 限制为 100,000，但实际只用了 50,000，则 50,000 Gas 的费用会退还。
Gas 限制（Gas Limit）：
- 交易 Gas 限制：由用户设置，表示愿意为单笔交易支付的最大 Gas 数量。
  - 太低可能导致交易失败（Gas 不够完成操作）。
  - 太高可能浪费 Ether（虽然未使用的 Gas 会退还）。
- 区块 Gas 限制：由以太坊网络设置，表示一个区块能包含的所有交易的 Gas 总量上限。
  - 确保区块不会过大，影响网络性能。
交易失败：
- 如果交易耗尽了 Gas 限制（例如进入无限循环），交易会失败，状态变更会被回滚，但已消耗的 Gas 费用不会退还。

javascript 复制代码

// SPDX-License-Identifier: MIT
// 声明代码采用 MIT 开源许可证，允许自由使用、修改和分发代码。

pragma solidity ^0.8.26;
// 指定 Solidity 编译器版本必须大于或等于 0.8.26 并且小于 0.9.0。
// `pragma` 指令确保合约使用兼容的编译器版本，`^0.8.26` 表示支持 0.8.26 或更高版本（但不超过 0.9.0）。

contract Gas {
    // 定义一个名为 `Gas` 的智能合约。
    // 合约是一个运行在以太坊区块链上的程序，包含数据（状态变量）和逻辑（函数）。
    // 这个合约的目的是展示 Gas 消耗的行为，特别是当 Gas 用尽时会发生什么。

    uint256 public i = 0;
    // 声明一个名为 `i` 的状态变量，类型为 `uint256`（256 位无符号整数，范围从 0 到 2^256-1）。
    // 初始化值为 0，存储在区块链上。
    // `public` 关键字表示该变量可以被外部访问，Solidity 会自动为其生成一个 getter 函数（类似于 `function i() public view returns (uint256)`）。

    // Using up all of the gas that you send causes your transaction to fail.
    // State changes are undone.
    // Gas spent is not refunded.
    // 如果用尽了你发送的所有 Gas，交易会失败。
    // 状态变更会被撤销。
    // 已消耗的 Gas 不会退还。
    function forever() public {
        // 定义一个名为 `forever` 的公共函数。
        // `public` 表示函数可以被外部调用（用户、其他合约或 DApp）。
        // 没有 `view` 或 `pure` 修饰符，表示函数会修改区块链状态，需消耗 Gas。

        // Here we run a loop until all of the gas are spent
        // and the transaction fails
        // 这里运行一个循环，直到所有 Gas 耗尽，导致交易失败。
        while (true) {
            // 无限循环（`true` 表示循环条件永远成立）。
            i += 1;
            // 每次循环将状态变量 `i` 的值增加 1。
            // 修改状态变量需要 Gas（因为更新区块链存储）。
            // 由于是无限循环，函数会持续消耗 Gas，直到达到交易的 Gas 限制（Gas Limit）。
            // 当 Gas 用尽时，交易失败，`i` 的变更被撤销（回滚），但已消耗的 Gas 不退还。
        }
    }
}

Gas 是一个简单的智能合约，展示了以太坊中 Gas 的消耗行为，特别是当交易耗尽 Gas 时的后果。

代码做什么？

状态变量 i：
- 存储一个数字，初始值为 0，永久保存在区块链上。
- 因为是 public，可以通过 getter 函数（i()）读取。
函数 forever：
- 运行一个无限循环，每次循环将 i 加 1。
- 每次循环修改 i 会消耗 Gas（因为更新区块链状态）。
- 由于循环永不停止，函数会一直消耗 Gas，直到达到用户设置的 Gas 限制（Gas Limit）。
- 当 Gas 用尽：
  - 交易失败。
  - i 的任何变更（例如增加到某个值）会被撤销（回滚到 0）。
  - 已消耗的 Gas 费用不会退还。
Gas 消耗演示：
- 部署合约需要 Gas（初始化 i）。
- 调用 forever 会消耗大量 Gas，直到失败。
- 调用 i 的 getter 函数是 view 操作，链下调用免费。

关键点：

Gas 的作用：
- Gas 限制了交易的计算量，防止无限循环或恶意代码耗尽网络资源。
- 每种操作（例如计算、存储、调用）都有固定的 Gas 成本。
交易失败：
- 如果 Gas 用尽（例如 forever 的无限循环），交易失败，状态变更回滚。
- 已消耗的 Gas 不会退还，因为矿工已经为计算付出了工作。
Gas 限制：
- 交易 Gas 限制 ：用户设置，例如 100,000 Gas。如果 forever 耗尽这 100,000 Gas，交易失败。
- 区块 Gas 限制：网络设置，例如 30,000,000 Gas，限制一个区块的总 Gas 消耗。
Gas 价格：
- 用户设置 Gas 价格（例如 20 Gwei），决定交易优先级。
- 总费用 = Gas 消耗 × Gas 价格（以 Wei 计算）。
用途：
- 理解 Gas 对于编写高效、安全的智能合约至关重要。
- 开发者需要优化代码，减少 Gas 消耗（例如避免无限循环）。

Gas 的注意事项

Gas 耗尽：
- 如果交易耗尽 Gas（例如 forever 的无限循环），交易失败，状态回滚，已用 Gas 不退还。
- 确保设置合理的 Gas 限制，覆盖预期操作。
Gas 优化：
- 避免无限循环或复杂计算。
- 使用 immutable 或 constant 变量减少存储成本。
- 合并状态更新，减少写入次数。
Gas 价格：
- Gas 价格过低可能导致交易长时间未被打包（特别是在网络拥堵时）。
- 使用 Gas 价格推荐工具（如 Etherscan Gas Tracker）设置合理价格。
安全性：
- 在处理 Ether 时，检查 msg.value 和 Gas 限制，防止意外失败。
- 避免在循环中调用外部合约（可能导致 Gas 攻击）。
实际应用：
- 转账：确保 Gas 足够覆盖转账操作。
- 合约调用：估算复杂函数的 Gas 消耗，设置适当的 Gas 限制。
- 前端交互：在 DApp 中显示 Gas 费用（以 Ether 或 Gwei），提示用户。