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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。
( Y; x; V! e" P- S8 v# w8 P7 D  h+ h1 J8 Q
为什么是中缀,而不是前缀、后缀、上缀、下缀?
: B2 l+ B) s) j3 m3 r; S" `3 N. A0 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。+ {8 g. X% g4 K& J

2 o  I1 b" ?  ~+ ?8 \7 v/ n, `" Q( v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。
# m* z  P0 C' `6 D8 h7 g7 m! r7 }8 S  t, R6 E9 ^
中缀表达式怎么和后缀表达式对应呢?
% v; _# {% @3 W8 r: p& A7 ]5 p, t4 o7 W4 ]: m
后缀表达式有什么优点?
) [: R' z  m4 S4 n8 ]% D3 H# P9 G! n% k9 _7 }: V0 t
相较于前缀表达式更易于转换,最左边一定为运算资源。) V# w5 `% f6 Y2 s5 ^
( s* t+ c" ~* p# _# Z
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。
4 Z: E% B$ ?+ [# n
2 }* F3 p4 g: `+ r3 S) v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。5 d+ D* m2 C  n
6 C+ z1 m8 d. Y; H& ?; `! n1 N
来点小例子,展示后缀表达式的神奇与方便。
4 w( j$ _+ k$ n5 ]/ ]) d3 H
! j4 C; r4 O9 I* o# Q; U3 ?" j. T( w计算 1 2 +, 即为中缀表达式的 1+2。
, x" v- `+ }, |( k- _8 _/ b# q" x3 N3 c2 W
计算1 2 + 4 *,即为中缀表达式的 (1+2)*4,这里不需要括号哦。
" \$ m3 o* L+ T' ~: F; E
: S* W% f2 }  g/ ^$ Q; s开始上正菜了,先从比较简单的比特币解锁脚本说起。
, {, N/ P9 U- x  b5 H: p# t6 E
& q% k( c0 s/ e7 Q3 b先看一笔交易,从地址 1K87TMWzsQLzdZb4kUmKAcrCWnQqdVW5QJ 转到! `6 J+ B1 Z& `+ `  L

8 {4 K7 v3 Y9 b0 }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。0 K: ], U' R: R7 v8 v& {1 q$ v# g

% B3 f2 _/ h' d. n% \Niko给Sara的地址打钱就写这样的脚本:OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG。5 r6 G* ?( z0 z

. p' V/ `7 G8 H5 WSara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。0 _. `9 z. P. {5 F
& |+ s/ R5 [8 {! S' G
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。
# [+ C  E3 e+ F" A) l5 P+ S8 B2 @1 E4 w
智能合约雏形-比特币脚本
" ~, Z- ~6 g( Y2 ^& Q( ^6 ?6 [$ c) B+ ^+ V  z4 X1 R
智能合约雏形-比特币脚本
9 k/ K. w6 g* }) r. m: c/ J
, q: i! c. @* W- }1 b) p智能合约雏形-比特币脚本
5 z1 L9 p: ?# N
/ O- w' J& k; \+ n' i! T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。; H. B. T9 _% H& w+ C! D
& ~) ~: O; N' c# ^/ A
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:
" q/ d& |4 \8 Z0 y8 @( W" N$ k3 p% Q" S) e; i) U: u3 Y9 d
OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG4 s' X9 x. i: L% |3 g4 I* j3 T5 h
+ T. W+ n& Y# |1 f* B
OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG# o. r& i& S  S3 I& d5 q
+ r2 z( e2 y7 @( o1 R+ M
OP_DUP OP_HASH160 [B] OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG
3 ?! N" P3 y* B, p  T' `
7 B% m9 _: m4 Y2 v7 k+ wOP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG/ Y' a' s/ h: x- W+ W4 L( J8 _
" L& ?7 b$ C; h% l9 E, D
OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG) F" T5 r9 t  B' ]: Y7 }$ w

1 j. p$ @" v# k& E5 R# 1个地址可以有很多个输出脚本
* {% C" u6 [# c$ ^; u6 Y! Z
: C& N4 P' O* x2 y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。0 u5 l. q6 G% Z( R% W/ {* }

% e# S+ N1 E, l  l5 h; c1 n% K3 Y这就是UTXO模型,Unspent Transaction Output,未花费交易输出。4 |9 X5 y: t$ G3 r. B
- s. l2 r) Y. q# e  E
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。8 h8 \/ ]% `: T) R
3 s" u& U7 |) z. v9 q2 G* H
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。4 d' O. h- s0 C, N: {: ?- h; `! Z
. `% V* x% ?" s. S
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:. J& H/ P6 C: ?5 ^1 C& k
9 X& y. i: T2 I0 I0 e( U! k/ I
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。
5 X( U7 M. {  J$ X/ x% s. ^& ?, c; ~% U3 D% s5 ^" Q
通过Solidity与后缀表达式转换# d, J+ S  N. U# w) ^

  n0 d, r0 {6 p3 s" H8 @4 y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。
2 s; N5 ~7 p7 L. I7 `9 T. g& P% i  [8 m* f/ ?8 U. X0 N
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?
; y. U. ]: A, I. T$ ^; Y1 `
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