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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。
+ `- l* O$ u/ i. E% x1 a& C% \* i: s7 w8 V! c- |
为什么是中缀,而不是前缀、后缀、上缀、下缀?3 u2 v% m9 ], r- I! v4 u. Y; d

: w( X$ a7 a+ P0 e' A- [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。
5 G6 N9 {/ H* E( [8 {+ a) D  W' o/ \4 ]3 L' U6 x( y
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。
! j$ K* S  N/ f. `
' _, ]7 i& j! ?' j+ D中缀表达式怎么和后缀表达式对应呢?
7 o1 O) W% e$ T" N  D" G( i, u) {, u8 `: ~
后缀表达式有什么优点?
9 K. y  f0 `+ o& `8 V  G, d
; }; M1 E2 L. M- G; ?7 e0 z相较于前缀表达式更易于转换,最左边一定为运算资源。  F) D. _. [3 S8 |
6 v% `$ a& {. Y( j7 j1 s9 b
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。- k0 e! r( O4 O* u. S  N
1 D% U8 ]0 ~8 y4 K. Q$ H
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。
- R" o2 v! e: k# Q& ?) H' V  F, O4 U: ?7 ~
来点小例子,展示后缀表达式的神奇与方便。+ k/ j6 R+ Q/ L

+ v) Y" v& J8 B! o& J* a计算 1 2 +, 即为中缀表达式的 1+2。/ A% X4 s0 Y" f8 K* S% p2 q% y
! h/ d6 Y; j+ I" f# 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。
' q# J& R6 k1 ]' ^# M2 ~& Y; }' R& J" N4 T, i( a
开始上正菜了,先从比较简单的比特币解锁脚本说起。
0 b  Z3 z( u. ]# M- E+ k1 I9 H6 Q; F) @
先看一笔交易,从地址 1K87TMWzsQLzdZb4kUmKAcrCWnQqdVW5QJ 转到4 k/ |; u0 g' D; y* v
; o+ V2 P: O6 L! ?9 @4 E8 ]
1B3C5xnvS9ijJRiCEMcrZsBS7FerCQwp9x 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。4 b7 H7 s5 \1 S8 s

5 a6 |# G+ I4 T5 Q( s3 ^9 ANiko给Sara的地址打钱就写这样的脚本:OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG。6 ]& O$ Z' ]8 V' ?, k
' S! O4 p& g( \: [0 ~! [
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。# F$ B; ], C' Y4 \
3 m( \0 p' m4 S, u! c/ O9 }7 H
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。
/ N+ C, ^8 C" b7 x& x" G' A4 v( ]+ Q
智能合约雏形-比特币脚本
; V' g0 ]2 f, F/ {
: k$ b( l4 o$ E3 v智能合约雏形-比特币脚本
8 N* X- D0 `2 d$ Q8 z- b6 B0 T  X* d+ B6 b8 M+ E0 P! Q' S! w
智能合约雏形-比特币脚本
/ [& A; ]4 m0 r! b( E
# u" ]% t6 O$ z7 b" Q9 ?. ]+ r) @7 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。; u! J" q2 p8 T3 ?

  R; @/ M4 e' u& ]+ ], S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:
0 o6 d2 f$ M8 C1 j0 B
1 u, v/ l2 L5 qOP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG
' ~  \  `: {8 q6 _+ T; m
# d6 X, D2 E% b, W4 B7 j7 j. g+ ROP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG
; j6 A7 S' `1 m6 G9 }, {) H6 v7 B. w, n
OP_DUP OP_HASH160 [B] OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG
: o. B  b( X# i, }& Q; n7 g( c( B) p- O9 m; |, \1 v* Z. W. X
OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG( \' z9 e  E) \7 N# F
. [  }6 Y& |$ I  h' y5 S
OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG
, ^6 T) F$ A3 `$ {5 c/ Y
8 G- m( W/ ?1 z# 1个地址可以有很多个输出脚本& _% q- f" j5 Q% J0 @" q& t

" V$ M- T$ O+ I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。6 Y) R) n, f. r. c
% C2 D1 ~2 |; P! ?# ]7 Q8 P$ `
这就是UTXO模型,Unspent Transaction Output,未花费交易输出。3 I7 L! ^9 r$ T, k/ p  h
! G' E* K; N/ e$ V3 {" C
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。0 I# S3 G+ A' r% ]( k$ {) w

" l' b" P. q% r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。
" D* c. I# _0 T6 g" Q/ g3 @: t; y! _; k& N
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:
/ O3 V4 `3 C: c! ?- _0 x+ C2 k3 G$ U5 I: x5 G( B$ u1 K9 L
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。
6 O$ S' a- R" p8 v. G! S
' D, @/ @& j, d# M0 c通过Solidity与后缀表达式转换
9 X6 @  r! ^, _4 n$ X3 f* `0 S6 R+ n4 H7 Q
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。
6 {: P% V. ~0 M) ^
" W1 B: J% V6 }  I8 r2 a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! c3 d8 N5 p; A4 X
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