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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。
* i# V1 {1 h& i. d- r6 V+ a8 \! S* E
为什么是中缀,而不是前缀、后缀、上缀、下缀?
! {! w6 ?2 \: W7 r8 p3 Z" _
% u" z' J4 h& N* n6 d) x- |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。! V0 N5 V( k  e* `

/ G7 a1 G8 _" ?9 @- o5 T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。
4 `5 J, d, D0 `, [2 K6 |* O" u" \% n5 [8 F# Z( f
中缀表达式怎么和后缀表达式对应呢?8 J- l1 X& R2 y. |! Y7 y
/ D2 L* p+ |& H
后缀表达式有什么优点?" u/ I$ _1 m" l. w: w

# v) C, V. h# f( e7 K5 T相较于前缀表达式更易于转换,最左边一定为运算资源。
5 T/ d- ~; t4 \- ?+ Q  k( J
, _8 `  ?5 b6 ^. N  e: ?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。( F# V, j4 u3 ]$ q2 f" u& ^2 f

0 l/ M! `- y  ]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。3 {+ a* A! T& Y  O: p

" ^( D7 K  D# i% P来点小例子,展示后缀表达式的神奇与方便。' y! K; c. {' v- b6 m2 O  r
* n  ]7 a. {) I4 z! c1 d+ U) y/ G
计算 1 2 +, 即为中缀表达式的 1+2。3 x  o$ W' U: s' i2 ]' O
% Z2 d( ~% O* x  r7 K" g" L
计算1 2 + 4 *,即为中缀表达式的 (1+2)*4,这里不需要括号哦。& j3 L( L' ?3 Q! j" N; w
  f9 t  d" r4 ]/ D1 Z  a7 f; w
开始上正菜了,先从比较简单的比特币解锁脚本说起。, E3 Y- A' F; [* c) A* w

3 a6 I7 @2 r) m  d9 v' T0 [0 }先看一笔交易,从地址 1K87TMWzsQLzdZb4kUmKAcrCWnQqdVW5QJ 转到
; ~) u( O+ v( T* k) _8 h. u0 B2 K( j) y7 Q9 @& O: r6 |. `
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。# s4 _* W5 g  C0 O; S

, I' U7 y! m; V9 r$ `Niko给Sara的地址打钱就写这样的脚本:OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG。- S' O4 |: ^, ]; N) V& V% i

$ ]3 O# W1 e/ B) aSara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。$ R9 c" }" F- H( E* u/ q

' n$ M- H; s$ x  @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。+ V$ v/ q3 s% a2 t
$ t8 u# ^  Z' b
智能合约雏形-比特币脚本
$ i5 }, p% p0 P
8 V; Z% @/ Q% f8 l! D, L# d7 r智能合约雏形-比特币脚本
# n6 h' P6 A2 n- I6 a: K# J$ d
. S, X+ x5 h9 b8 Z( q; g# z智能合约雏形-比特币脚本
. F7 k3 Y$ C1 M" r8 f6 E. W+ X6 h5 \0 N. e$ [6 g. g( P
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。/ T  S# ?4 ?* w8 F

1 L+ R  N) M  N4 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:6 e; n) L" F& ?* G6 ?8 t

8 N/ q' J; E6 D8 Y& V5 vOP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG
: ~2 W9 ?$ s3 z4 n: }' C- T. N+ K6 q8 E
OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG
& k$ {* d# A% x7 Y( O# r
$ v- ]2 F1 d: V* d$ o# g) o" g- r5 ZOP_DUP OP_HASH160 [B] OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG
) Z) Y9 f- E5 B! a/ s9 \8 y( @5 O8 o2 t. V- O
OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG
6 v2 c6 w7 i5 G: Y  {" C. Z+ x
( U# S  U1 g) o0 BOP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG1 W: w  w- y  V9 ]+ ]2 q7 L

; c) i8 h" e; b1 @- }& D3 ]0 q# 1个地址可以有很多个输出脚本: i2 c7 b- C4 n$ }

  @% d, n: p2 {7 e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。( p" @5 C3 p3 u% K: q9 b5 _* R

+ d7 H9 N- A( F0 l7 j这就是UTXO模型,Unspent Transaction Output,未花费交易输出。& B# E. g, o, e2 }
% u1 G! [+ C; F" 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。
+ G% x+ @* S, Z8 s( j3 q+ f
( Z- n1 c6 k) a% 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。4 @( ^3 S( m6 G% x( s# J" n
: Y! F* p& V' g" J: H1 P9 D
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:
) w( r7 q3 ^+ t! i, j8 ^
5 S+ O3 |" ?* [  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 f+ h& O8 U# z; f
  D, d8 _3 ?) a, f$ u, c: k通过Solidity与后缀表达式转换
6 [+ D/ s. D' Y' H% u1 A3 k/ \1 [
& }( [0 z$ {9 \2 T3 L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 a; |% f6 ], O% a& u6 m
9 Q+ D2 D% ?0 q) a% c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?* I( ^: Q. s; A% X
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