Day 8 - Exception handling

14th鐵人賽 ethereum blockchain smart contract solidity

ALu

2022-09-08 01:23:30

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Exception handling

Synchronization Link Tree

Intro.

Exception handling 是大多數程式語言都有的語法，通常是用來避免各種錯誤狀況直接讓程式 shut dowm，還有讓這些錯誤發生時可以改用其他方式處理。與 if/else 的意義不同，有時候我們如果沒有去處理這些異常狀況可能連判斷 statement 都來不及就導致錯誤發生。

在 Solidity 中有幾種 error 的處理方法，分別是遠古時期的 throe，0.4.10 版的 Solidity 新增的 require(), assert(), revert() 這三個語法以及 0.6 之後新增的 try/catch。

require() 用來檢查較不嚴重的錯誤，通常是在執行前就檢驗合理的輸入或條件，可以退回使用到的 gas
assert() 用來檢查較嚴重的錯誤，會像以前一樣拿走所有的手續費
revert() 跟 require() 基本上相同，但是 revert() 沒有包括狀態檢查，而是在經過判斷之後直接回傳 error msg
try/catch 可以使用於外部執行函數和合約建立時（在一個合約裡面建立另外一個合約時）的錯誤，可以利用類條件式選擇來排除錯誤情況。

等下會更詳細的敘述這些異常處理的語法。

Exception Types

require

Require 常常用於檢驗簡單的條件，當 require 被觸發時可以回復交易狀況。當一個 get function(read-only) 函式或者沒有宣告 payable 的 function 如果接收到了 ether 也會觸發 require 錯誤，這筆交易會失敗而且退回到沒有接收匯款前的狀態。總而言之交易失敗時或者各種輸入錯誤（檢查 Input 合法與否）時的錯誤會是以「回復到交易前的狀態」的 require 為主。

require(input > min, "Input must be greater than min!");

assert

Assert 常常被用來檢測內部錯誤，出現錯誤時不會退回到交易前的狀態，會消耗全部的 gas，使程式運作強制中止。例如常數不變量、記憶體溢位或非法訪問資料結構、位元移動運算距離為負等等，都屬於 assert 的範疇。

asser(input == 0);

revert

Revert 跟 Require 依樣會回復交易狀態，只是沒有檢測 statement 的過程，而是遇到 revert 時就會直接出現錯誤，所以可以用於判斷複雜狀態，例如把 revert 包在巢狀 if-else 中過濾各種情形，最後如果遇到了 revert 就回傳 error msg。

pragma solidity ^0.8.11;

contract error {
    function testRevert(uint _i) public pure {
        if (_i <= 10) {
            if (_i != 10){
                revert("Input must be equal 10");
            }
        }
    }
}

使用異常處理的最主要目的是使當前的執行被停止或撤銷，並且把原先改變的狀態回復到原本狀態，包含帳戶在原先行為後的餘額。在異常發生時，Solidity 會執行一個回退的操作（0xfd）並且讓 EVM 把所有「狀態改變」回復到原先的狀態。

Error

在進到更深入的 revert/require error msg 以及 try/catch 之前，我們先看一下 solidity 中的 error msg 格式與 error type。

在 Solidity 中 error msg 回傳的格式為：

bytes4 function selector
以 function selector 定義的 ABI encoded 參數

回傳的 error type 有兩種，分別是 Panic 和 Error，定義方式為：

Panic: "0x4e487b71" = keccak256("Panic(uint256)")：用於嚴重錯誤（內部記憶體錯誤）
Error: "0x08c379a0" = keccak256("Error(string)"：用於正常錯誤

require 回傳的錯誤類型為 error，而 assert 回傳的錯誤類型為 panic。

Panics

我們可以透過查表知道 panics 的錯誤訊息是什麼：

0x01: If you call assert with an argument that evaluates to false.
0x11: If an arithmetic operation results in underflow or overflow outside of an unchecked { ... } block.
0x12; If you divide or modulo by zero (e.g. 5 / 0 or 23 % 0).
0x21: If you convert a value that is too big or negative into an enum type.
0x22: If you access a storage byte array that is incorrectly encoded.
0x31: If you call .pop() on an empty array.
0x32: If you access an array, bytesN or an array slice at an out-of-bounds or negative index (i.e. x[i] where i >= x.length or i < 0).
0x41: If you allocate too much memory or create an array that is too large.
0x51: If you call a zero-initialized variable of internal function type.

Errors

我們也可以自訂 Error Terms，然後使用 revert 回傳這個 error type。

error MyError(uint256 _errorCode, uint256 _balance);

function throwMyError(bool _fail) external {
    if (_fail) {
        revert MyError(23, bal);
    }
    val = 29;
}

綜上所述，其實在客製完 error type 以及妥善在 function 布置好異常處理的情形下，我們是能透過「錯誤」來回傳訊息的，例如在 nestes call 中我們能夠透過不斷 revert 一個定義好的 error type 來做到在不同 contract 傳遞模組化訊息的目的！

這是非常高階的技巧，詳細內容可以看我之前發表在 TEM 的文章：以 EIP-3668 進行鏈下 / 跨鏈資料傳遞。

Try / Catch

終於回到 try/catch 了，我們可以直接看官方文件的例子：

function doStuff4(bool _fail) external {
    try conB.stuff1(_fail) returns (uint256 v) {
        val = v;
        return;
    } catch Error(string memory reason) {
        ...
        // revert(reason);
    } catch Panic(uint256 errorCode) {
        ...
    } catch (bytes memory lowLevelData) {
        ...
    }
}

在其中我們可以看到三種 error types，包含：

catch Error(string memory reason) { ... }：這跟我們之前提到的 error msg type 中的 "Error" 是一樣的，可以直接包裝 string 並進行異常處理。
catch Panic(uint256 errorCode) { ... }：與我們之前提到的 revert 的 "Panic" error msg tpye 相同，需要去判斷 errorCode 為何知道 assert 原因是什麼。
catch (bytes memory lowLevelData) { ... }：如果並非以上兩者也有 low-level error data 的選項。
當然如果不想知道 error type 是什麼或原因為何，也可以直接 catch { ... } 來做異常處理。

Closing

需要特別注意如果是使用 low-level functions 例如：call、delegatecall、staticcall。錯誤時會回傳 false 而不是產生 error，所以我們要去 catch 這個 false。

例如：

function claim() public payable {
    require(!claimed[msg.sender], "You have been claimed!");

    claimed[msg.sender] = true;

    uint256 amountInEther = 0.001 ether;
    (bool sent, bytes memory data) = payable(msg.sender).call{
        value: amountInEther
    }("");
    require(sent, "Failed to withdraw Ether");
}