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比特池塘 区块链前沿 正文

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。
% X1 M) T$ }* x  M% Q) I# C1 F1 x0 }8 u) Y0 {$ X6 t. l$ u
为什么是中缀,而不是前缀、后缀、上缀、下缀?
$ P4 q" `; E# ^; P4 k1 g- B: T
/ E0 e0 G5 Y! a$ ~, F0 F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。
8 Z( u3 b' ]' S8 p! W# E
  \3 n9 ]2 u; f2 G& \- R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。
$ d% a. p( [* s" k, S
! D0 [$ \( U4 \3 e中缀表达式怎么和后缀表达式对应呢?
) H2 `. x$ R8 I7 b# C; a  Q, ~* s" p- e  O0 E3 C1 o4 s, v
后缀表达式有什么优点?  k) Q& [; _2 s- `" r8 G* e9 g' o
5 L5 Z0 h  l- ]/ m+ v8 \
相较于前缀表达式更易于转换,最左边一定为运算资源。  `7 _3 w1 f$ H4 d1 Q+ m

' s" Z# E! F. j+ v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。
3 V3 L1 U0 a0 I/ e
% _" E8 |5 m% U5 u  n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。* K6 T# G1 j4 U
. V& Y5 o' X9 {. o6 W! [
来点小例子,展示后缀表达式的神奇与方便。- b5 ?. X$ U3 {6 O6 n$ l, r
5 c5 ~( q, h. R4 q1 P
计算 1 2 +, 即为中缀表达式的 1+2。( q$ Q8 @  F+ x" H# n( _0 M6 }& x
9 b6 b* L4 g/ q7 t( L9 `: Q
计算1 2 + 4 *,即为中缀表达式的 (1+2)*4,这里不需要括号哦。
) S5 \; b6 }- H5 d9 E4 e
9 o  i! w! F3 O/ E开始上正菜了,先从比较简单的比特币解锁脚本说起。
' I; o# t. A+ W7 ^4 V; ?9 M1 ?  H. ~3 k
先看一笔交易,从地址 1K87TMWzsQLzdZb4kUmKAcrCWnQqdVW5QJ 转到& r- A  {, x$ t

9 M+ ?$ K% h1 R0 p) P+ k1B3C5xnvS9ijJRiCEMcrZsBS7FerCQwp9x 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。
( y9 A$ ^  j1 O$ k3 z4 g2 d" V1 y
Niko给Sara的地址打钱就写这样的脚本:OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG。
6 E0 k2 n+ A8 [8 q
2 e! y+ T0 N4 QSara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。- g; e- W4 U4 r* r
3 Q" L3 i7 E4 m
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。( P6 {9 D  l1 P' _
6 H( y; N: s4 [; H& Q9 _/ O1 s( ~
智能合约雏形-比特币脚本9 p* h( ^' H; E# F( r

- M9 l3 a4 V- S8 \/ D1 D9 A9 |8 O智能合约雏形-比特币脚本
3 C3 w* d: ]" N  j$ R" g+ P! Q" E7 i; N; D$ l& M' u
智能合约雏形-比特币脚本
3 f. K' e6 r8 z2 Z8 q- _) x2 W3 R. d5 b! b% X5 }& x! U; a
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。
1 y- H3 j8 b7 m/ E0 E( v8 k8 O2 F8 _8 @6 _  l2 _
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:
, L6 v. v0 F9 V% I% a- s- h) w" a- i- [& k) L) H( q. B: Y
OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG! k% P7 Z7 {7 a' g. C

7 q0 I: x$ ~1 k6 B  hOP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG
8 g/ G$ S2 M' z' ?, b! l/ ~# }/ p
OP_DUP OP_HASH160 [B] OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG
( |; Y5 K9 _4 x6 k% m& i  v- q3 |: ]$ P' t* B( P' U
OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG
$ z: V! E9 ]# n0 @' o- }. X8 V- }9 w7 Y1 P# V# O# u' m: _. {
OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG9 ]0 z/ X& w  O3 P2 S$ `: }' j: i) U

& i8 B& S# t' ~& |: ?( T7 f1 k9 z# 1个地址可以有很多个输出脚本
& s# L) N! K  z9 j% s& A
& u" ~/ V& J$ ~6 L: ?8 d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。# X2 W; i. Z% N% ?

4 X: s+ r# O2 g2 s5 u" `& H这就是UTXO模型,Unspent Transaction Output,未花费交易输出。
* k* `! z: v4 c" u1 `& F# E
, I5 _% t/ e" a' u( D5 g% K% r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。4 E4 R0 B* L7 d+ b* `5 U" d7 e

3 ~8 w+ a; H, E8 g4 u3 J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。
" s8 |4 m7 U5 ?/ \  I
4 |. ^1 M- V/ g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:3 o% n" p2 W  r& r2 T! I
; P8 [" Z3 b6 i+ [) P
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。
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6 Q$ F1 D$ ?" @) [5 ~通过Solidity与后缀表达式转换% C7 k2 t: t0 k- V; h
% C2 k7 Z6 x; g; y" c8 f
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。  v6 e7 L! g. d( g. H7 d# k
$ p$ w  x3 F% n# o
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?7 c$ p# ^8 v/ d/ e: c
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