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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。
8 {4 w; B& Y* k$ D
. |8 `6 d* n1 q( W为什么是中缀,而不是前缀、后缀、上缀、下缀?
- f7 U- a; n9 F* H3 C7 e+ P7 r' j- b1 }2 y( j4 @3 e6 z% i: L
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。
3 U3 b1 m' }. j3 g+ u# l( g! C0 x% J% I3 F" T1 G3 s% l
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。
3 F" ~) e5 P( x$ E  L8 [) w) ?% @$ I. f! s
中缀表达式怎么和后缀表达式对应呢?
+ @, i8 Y/ C2 k6 y8 D& }/ t+ f+ ?' l( Z! _
后缀表达式有什么优点?3 K/ _0 `1 Q3 d, Z& }1 O
' i7 l- n+ t5 ~' X) m
相较于前缀表达式更易于转换,最左边一定为运算资源。
0 s3 q* r0 D1 Z5 I+ M' @3 c8 N! n7 C6 Z" F, q: e- U# W+ @
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。
& ?; u* h9 C9 d- n8 ?/ i" H0 M( C4 J/ A! w
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。6 G; T: o* r) H

2 a8 B- }; k- q( X8 w+ J来点小例子,展示后缀表达式的神奇与方便。
' x$ [5 |& k/ A9 c: I. H* d6 a, ^9 I% C
计算 1 2 +, 即为中缀表达式的 1+2。# r: L7 d5 j0 I" i8 u( Q% Z  O
4 @% ]) J, {% J0 [2 v' i. s1 H
计算1 2 + 4 *,即为中缀表达式的 (1+2)*4,这里不需要括号哦。+ U3 d  S. v  I: X/ g* f9 X. s, D- ]  C: Z

  n8 }) m' \, E7 J0 u" X开始上正菜了,先从比较简单的比特币解锁脚本说起。
" ^4 c  ^$ I6 K$ J$ I3 c% Q
9 _+ S) }" A) J  V0 c( g先看一笔交易,从地址 1K87TMWzsQLzdZb4kUmKAcrCWnQqdVW5QJ 转到
, M5 n8 f/ A) D4 c6 T3 ~2 Q
/ ]& h" @1 |$ z$ k$ z1B3C5xnvS9ijJRiCEMcrZsBS7FerCQwp9x 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。
% B* u+ s  T$ Z6 s1 M
8 n# ^) N- S: ^: @0 u* q* gNiko给Sara的地址打钱就写这样的脚本:OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG。
0 h% U$ b# [& I9 {; i* D: q$ d( z2 L# b
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。
4 T5 W$ x, j" N+ ~+ u8 D* a9 y! `) M% g. ^4 Q* j7 s5 [
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。
, X* L8 v  ~$ {% }3 |8 e& b! U8 S* [1 p' Z
智能合约雏形-比特币脚本, ~7 y, }: W) W* G$ w3 E9 j% P; B

' _1 ^6 R# x4 m. h# h智能合约雏形-比特币脚本
+ O4 c4 ]9 t) w& a' o! J- J8 K0 ^2 ?2 K' y# c
智能合约雏形-比特币脚本; I* m! m6 M6 u% @8 Q- P

& ?7 _/ M1 N, y2 s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。
( S4 n3 l! f7 @* \/ H3 P! V
! Y2 J4 D7 p5 B2 q2 Z% l2 E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:: J( `" m) K5 p# m
" W* E& C4 ]) V" A# w0 `
OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG
1 f; _" l" e# \; c5 x) [6 ~0 H6 D) ?) p! c0 S3 M
OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG. D$ F. ?0 D/ G+ w) U% j
( {. ~/ g. {# e8 Q! p% o5 i
OP_DUP OP_HASH160 [B] OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG
- U' w- C- A3 b7 S  l& n2 Z$ n+ ?  z) ~4 }- t$ l
OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG/ s) W3 Z9 |5 x7 H# W9 s

. X6 b8 o& a, A+ G( I4 q. nOP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG
- E" g) S- Y! l7 e* N* p( M4 s7 n( `( N/ A3 j! r$ O; f
# 1个地址可以有很多个输出脚本9 q# \. M6 {# y3 W
2 B# V/ S  G1 S% T/ 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。
" @; a9 \( O1 M
* ~! z+ Z% @9 r8 V  |, u9 }. {这就是UTXO模型,Unspent Transaction Output,未花费交易输出。* b$ D5 m3 s8 D5 g: d" N, E

5 q7 u/ E  q8 u/ ?, h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。
( B% f' n, U5 Z% z/ R( R. O. t1 l" p, W/ `
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。
9 z& l' Z2 R& Q0 T
0 A# S2 a5 L! J! h7 }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:4 [& i2 n# l0 u2 G. e
$ ~& c5 c5 N6 ]% ^6 |
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。
# Q3 c# a4 i+ F; F# O# d
3 \  @3 ^8 U2 m) W0 J7 f& Y通过Solidity与后缀表达式转换* A+ z* ?% J8 z. S- E/ R  _" t
; }, S: b" y' x5 \! J0 W
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。
( _: ]+ @4 t. p- O) t. m' s* o0 h- Z# R3 _8 Q0 h5 _9 |* B
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?/ m* D: y, Y* G: X1 ?
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