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智能合约与逆波兰表达式

卜以寒
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想必大家对 1+1,3-4,5x6, 8/4,(1+6)x9,1+6x7,这些简单的数学四则运算都不陌生,有时候遇到买菜大姐, 这些菜称称,一共多少钱啊? 8块,给10块,哎,这还有3块,找个儿整。人民群众喜闻乐见,耳熟能详的四则运算,有个高级的称呼中缀表达式。' j( T" F! A' |: \+ A* l
% p$ [# V- y4 i/ z' L; t& b5 N+ V
为什么是中缀,而不是前缀、后缀、上缀、下缀?
' U! F! O7 W) b* x- E+ E; ]' t2 M. i% Z9 z2 L2 V
中缀因为操作符都在中间位置,那能放到后面去么?当然可以了。+ n! N! \# J! A3 N9 m* k
; {; o" J& P0 m* ?' c- b
这种把操作符置后的方式叫逆波兰表达式,即 RPN,更通俗的叫法是后缀表达式。
9 u. d, \" F8 T/ J+ J0 V! a) m+ C, B
中缀表达式怎么和后缀表达式对应呢?
8 J# t! Y/ S* Q% C  K
* C5 ]) [0 d+ n" ^后缀表达式有什么优点?+ E2 r/ O& x0 x
4 p3 I0 J( @$ V' ~) U1 P
相较于前缀表达式更易于转换,最左边一定为运算资源。
5 x6 A: B( e% s% y( e0 A( w2 Q
  r* ^8 e, B. ?3 c不用括号,依靠运算顺序就能确定运算符的优先级,运算更简洁。6 H  [3 \9 V* l

1 u2 f; k! e% x2 e" {4 ^更符合计算机的计算方式。 计算机通过从左至右读取后缀表达式,就可以将遇到的运算对象压入栈,在遇到运算符时就弹出运算资源,完成计算,再将结果压入栈。最后留在栈中的就是计算结果。
% I0 `% b3 C) A2 {
: E' ]+ t0 Q- H/ d4 C4 w" G; w来点小例子,展示后缀表达式的神奇与方便。
- U/ n; T/ z3 L( a  B5 y+ }$ L, [
4 i: }/ _. t- T2 o计算 1 2 +, 即为中缀表达式的 1+2。
, Q3 K3 ]% v9 B( M( t
3 _4 c3 T0 `5 l* f. o计算1 2 + 4 *,即为中缀表达式的 (1+2)*4,这里不需要括号哦。
1 B: N4 I: {" A: h
' g$ {' _1 [: B( b8 q开始上正菜了,先从比较简单的比特币解锁脚本说起。
8 |& ~8 T) u- z4 `% C: w
& A6 H9 ]6 }4 \先看一笔交易,从地址 1K87TMWzsQLzdZb4kUmKAcrCWnQqdVW5QJ 转到9 F" [9 \$ m$ v5 e! R

5 w1 H- v! r/ s3 Y1B3C5xnvS9ijJRiCEMcrZsBS7FerCQwp9x 0.08269623个比特币,假设前一个地址的用户叫Neko,后一个地址的用户叫Sara。大家看它的输出脚本。
+ C" {" |( H/ {; L) M' W+ O
7 x' g# p  b' G$ iNiko给Sara的地址打钱就写这样的脚本:OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG。- \0 _7 S" a) b
: T, b6 H2 a* B. [/ x/ Y
Sara怎么花出去呢?ta需要构造好这样的脚本  OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG。* E8 l! e* k  r* }* l* i+ M5 H

. T9 b: {) s' r4 j% d  {Sara构造好的脚本就是后缀表达式,怎么会呢?请看大B站视频。
, ~! c5 e9 C: M( o, T5 |( S/ K3 M- H) c2 G) D
智能合约雏形-比特币脚本
. @# G8 h# r! i3 d% j& J9 L3 c& v1 i6 ]& x2 G9 F( r
智能合约雏形-比特币脚本
3 q& p! ]+ x/ A+ _
: u- k+ y7 T2 }智能合约雏形-比特币脚本2 G8 G$ t3 V# K; O3 {* V6 V7 s
1 L& t9 R6 a" T# U2 k
最后的输出结果是True时,说明Sara有权限构建这个交易,新的交易将被发送到网络上,转账成功。
4 M( S3 @- ]; a5 x9 Q1 |) R! V4 F& \  N) m' C; B1 s  _  D
比特币的转账,不像银行一样,打入银行账户,而是一个个的输出脚本:
. e" s  x5 w; y; e  a, A7 t. l+ c6 N/ s0 t" s% q+ L1 v
OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG* w* J- u3 I4 Q+ r1 y! i+ L8 P

6 [" I+ }) M2 r: @) {! KOP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG
( X  n" }# {8 O# `: e# j( M* d
( w. ?) e/ [- `' COP_DUP OP_HASH160 [B] OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG2 {) m8 @4 e- Q$ g; I
# r) u1 _7 F* K1 s* F
OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG
) Z$ k% F' Z& m: g, s7 s+ S4 T
4 w; R3 j1 Q2 p# ]" j  [& GOP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG$ n" y) X4 Q! h  q

* s' m* T4 H* K' m+ p9 |# 1个地址可以有很多个输出脚本
: E* H6 X- ^4 q$ E1 ?- T# B
# F6 a2 Q9 c5 j+ N: {  c4 q! T比特币的地址也不像银行一样有余额的概念,一个地址有多少余额,是看这个地址有多少个输出脚本,把每个输出脚本的余额汇总而成。
& K1 {7 {$ |4 n; W- v; s3 D$ t& x; s, f* h/ C
这就是UTXO模型,Unspent Transaction Output,未花费交易输出。* w+ L- o+ i6 k# M
) F7 }- n4 \& C1 K
转了这么大圈,回到以太坊智能合约上,以太坊的智能合约语言是Solidity,跟后缀表达式的画风差异很大。我们在使用remix.ethereum.org 把合约部署到区块链上时,部署的是Solidity代码编译后的结果,是object的内容,而object与opcodes是一一对应的。
9 c7 K- L5 B/ j( d( s3 K! o) w/ T, `: [# |" Z
咱可以定义OP_DUP为0x76,OP_HASH160 为 0xa9,OP_EQUALVERIFY为0x88,OP_CHECKSIG 为 0xac,那 OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG ,就转为了 76 a9  88 ac。1 V+ O; D* w" M: I/ G4 O
* L+ w# N, R' D9 a; R* Y, T
而以太坊为了支持智能合约在比特币的基础上做了如下改进:
9 u6 A0 X# [% R
0 ]# R7 A" w% Y支持图灵完备的后缀表达式(支持循环),可以做更多的事情,同时也释放出了恶魔。" t% }, _5 Q& f, ^
0 f# j7 Y" b( l: K
通过Solidity与后缀表达式转换
, ?1 e/ u& w  D! G" @5 n9 X- M( u5 b& a" p' a
还有最重要的一点,不在使用UTXO模型,而是使用Account模型,每次执行合约时,记录当前的数据状态。
, a/ X- `! A( H1 J9 E3 S/ h# H8 `* K. s: k) W  J
比特币验证了区块链的可行性,以太坊引入了智能合约,强烈的冲击传统的经济观念。Bitcoin是伟大的创举,Ethereum是天才的设计,下一个引领风骚会是谁呢?
' D! k1 [9 ^3 r$ }8 l( T* c
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