Day 11 - Optimal Gas Comsumption

14th鐵人賽 smart contract etherum solidity blockchain

ALu

2022-09-11 00:01:10

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Optimal Gas Comsumption

Synchronization Link Tree

Gas & Gas Fee

Gas和汽車耗油的概念一樣，每輛車在理想情況下（不會折舊）的單位耗油量、油箱容量是不變的，然而油價是會起伏的。同理，已部屬合約的Gas Consumption是固定不變的，真正導致每次部屬同樣合約（程式碼）、呼叫相同函式的 Gasfee 都不一樣的原因來自於 Gas Price 是不斷變動的

如果真的得徹底了解合約中耗費的Gas，我們可以利用 REMIX Debugging Step Detail 取得合約到底執行了哪些 Operation，再利用Ethereum Yellow Paper 中的定義計算 Gas Consumption。也就是說實際上是 Operational Complexity 決定了 Gas Cost。

Optimal Gas Comsumption

如何減少 gas 的耗費：

減少鏈上的資料
使用 event 而非 storage
最佳化變數宣告
其他高階或寫法的節省方法

儲存資料的地點

我們遇到的問題是在以太坊區塊鏈中儲存資料實在是太貴了，所以想要找到一個便宜儲存資料的方法。目前根據儲存位置的不同，有幾種解決方式：
- 將資料儲存在鏈外，只儲存 proof(hash)，例如：Notary，Merkle Proof（將 root 儲存在鏈上）
- 儲存在分散式資料庫或跨鏈機制、擴容方案，例如：IPFS、Stateless contracts、L2、Side Chain
- 從底層的角度來看，我們已經把 Event 的內容儲存在編譯並交易的區塊上了，何不直接利用這些 Event 來查看和調用資料。
節省的想法是：如果這些資料並不需要被智能合約直接使用，那我們就只要把它放在 log 裡就好。也就衍伸出兩種想法：Store Path on Cahin vs. Store String in Events。
Storing on Ethereum. Analyzing the costs

Quick Way

減少判斷與不必要的程式碼： 有一些很簡單的方法可以稍微降低 Gas 的消耗，例如使用 && 或者 || 來提早結束判斷，或者是在引入 Library 的時候，不要把所有 Library 的所有程式碼都引入，只選擇我們會用到的部分程式碼（有一定風險）。
使用 calldata： 甚至是強制將 visibility 設為 external 可以讓 memory storation 被設為 calldata。而將參數設為 calldata 而非 memory 可以節省 gas 的原因在於 calldata 參數是唯讀不可改的（可改就需要更多 opCodes 的支援）。
時間複雜度： 遍歷（iterate）或修改陣列中的元素是非常昂貴的。使用 mapping 會是較好的選擇，我們必須要在知道自己正做什麼的情況下才選擇 Array ！
Local 域： 在進行迴圈運算、條件運算時最好選擇 Local Variable 進行運算，最後再把結果賦值給狀態變數。關於 Local Variable，如果今天有一個動態陣列被宣告在 Global，那在 Function 裡面如果我們去宣告一個新的 Local Array 複製外面這個 Global Array，然後 Function 都使用這個 Local Array 也會比較節省 Gas！
型態選擇： 另外一些資料型態也會比較節省 gas，例如：我們只宣告會用到的長度的陣列（bytes32），或者是使用 bytes32 或 uint 而非 string。以及最基本的使用 mapping 來避免 Looping 一個 array。
Optimizer： 還有一個可以快速節省 Gas 的方法，那就是使用 Optimizer，關於這個部分可以看官方文件。
Payable： 同時 Payable functions 也會比 Non-Payable 便宜一點，因為 Non-Payable functions 需要有一個多餘的 opCodes 去處理 revert 別的合約嘗試匯款到這個函式的這個行為，而 Payable 因為是可以接收 ether 的，就不用處理這個 exception 的 opCodes。