区块链审计 如何测试solidity的bool值占用几个字节
文章目录
- 艾里卡的bool类型有多大？
- 代码环节
- 艾丽卡更精确的测试bool
- 代码环节
- bool的gas疑惑？
艾里卡的bool类型有多大？
木森和艾丽卡坐在他们的实验室里，面前摆着一本魔法书和一些奇怪的魔法工具。他们正在进行一项重要的研究——探索Solidity智能合约中不同数据类型占用的存储空间。
木森（兴奋地）：“艾丽卡，看！我们已经设置好了实验环境。现在，我们要测试一下bool类型在智能合约中占用多少字节。”
艾丽卡（好奇地）：“木森，什么是字节？能吃吗？”
木森（耐心地）：“不，艾丽卡，字节不是食物。在魔法编程的世界里，字节是我们存储信息的基本单位。就像我们的魔法书，每一页都能记录很多魔法咒语。”
艾丽卡（恍然大悟）：“哦，我明白了！那我们怎么开始测试呢？”
木森（指着电脑屏幕）：“首先，我们要在Solidity中创建一个简单的合约，里面包含一个bool类型，还有一些其他类型的变量。”
艾丽卡（兴奋地）：“然后呢？”
木森（认真地）：“然后我们用一个神奇的命令，叫做cast storage，它会告诉我们每个变量在存储中的地址。”
艾丽卡（跳起来）：“哇！那我们快试试吧！”
木森（输入命令）：“好的，我已经输入了命令。现在，我们看看结果。”
他们等待了一会儿，电脑屏幕上显示出了结果。
木森（分析结果）：“看，艾丽卡！bool类型和uint8类型占用的存储空间是一样的，都是一个字节。”
艾丽卡（惊讶地）：“真的吗？那其他的数字类型呢？”
木森（继续分析）：“我们可以用同样的方法测试uint16、uint32、uint64、uint128和uint256。每种类型占用的存储空间都是不同的。”
代码环节
示例：以下的一切测试是基于foundry环境搭建的
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity 0.8.26;
contract Booltest{
bool private x;
uint8 private y =1;
uint32 private z =0x22;
}
我们先编写一个最简单的合约，在这里只有一个bool类型以及后面的uint8和uint32类型，我们首先测试它占用多少字节。现在让我们运行，
cast storage 0x5FbDB2315678afecb367f032d93F642f64180aa3 0 --rpc-url http://127.0.0.1:8545
0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000220100
可以发现bool类型占用的是0x00，紧随其后的是unit8，它正好是0x01，00和01他们都是两位，可以看出它们的大小是相同的。
艾丽卡更精确的测试bool
艾丽卡（兴奋地）：“哇，那我们快试试吧！”
木森在魔法终端上输入了咒语，然后他们看到了结果：
0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000220100
艾丽卡（疑惑）：“木森，这个结果是什么意思？我只看到了一串数字。”
木森（耐心地）：“这里的00代表bool类型的初始化值，01代表uint8类型的值是1。你看他们都有两位，这说明bool类型只占用了一个字节。”
艾丽卡（不满足）：“但是，木森，这个结果不够精确。我们怎么知道它不是占用了更多的空间，只是我们看到的是00呢？”
木森（思考）：“你说得对，艾丽卡。我们需要一个更精确的方法来验证。我们可以用hash运算来测试。如果两个值的hash值相同，那么它们的值就相同，特别是这个0，00，000这里面的虽然都是0，但是他们的hash肯定是不同的。”
艾丽卡（眼睛一亮）：“好主意！那我们快用这个新咒语来测试吧！”
木森开始编写一个新的智能合约，用来计算每种类型的存储槽键的hash值。他使用了keccak256这个强大的hash函数，并且用console2.log来输出结果。
代码环节
不同uint类型的数据的0，在被放入储存槽之后，占用的是不同的空间，我们可以通过hash运算来验证，如果两个数据完全一致，那么他们的hash也必将相同，可是如果是0和00这样的虽然在值上面相同，但是hash值不相同
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity 0.8.26;
import {Test} from "lib/forge-std/src/Test.sol";
import "lib/forge-std/src/console2.sol";
contract BooltestTest is Test {
bool public boolVar;
uint8 public uint8Var;
uint16 public uint16Var;
uint32 public uint32Var ;
uint64 public uint64Var ;
uint128 public uint128Var;
uint256 public uint256Var;
function setUp() public {
}
function testBoolAndUint8TypeSizes() public {
// 计算存储槽的键
console2.log("uint8 slot key:", uint256(keccak256(abi.encodePacked(uint8Var))));
console2.log("uint16 slot key:", uint256(keccak256(abi.encodePacked(uint16Var))));
console2.log("uint32 slot key:", uint256(keccak256(abi.encodePacked(uint32Var))));
console2.log("uint64 slot key:", uint256(keccak256(abi.encodePacked(uint64Var))));
console2.log("uint128 slot key:", uint256(keccak256(abi.encodePacked(uint128Var))));
console2.log("uint256 slot key:", uint256(keccak256(abi.encodePacked(uint256Var))));
console2.log("Storage slot for bool:", uint256(keccak256(abi.encodePacked(boolVar))));
}
}
我们可以看到通过这样的比较，
[13858] BooltestTest::testBoolAndUint8TypeSizes()
├─ [0] console::log("uint8 slot key:", 85131057757245807317576516368191972321038229705283732634690444270750521936266 [8.513e76]) [staticcall]
│ └─ ← [Stop]
├─ [0] console::log("uint16 slot key:", 38292439343987868037672198288784556730787963328266909981497454499372014593944 [3.829e76]) [staticcall]
│ └─ ← [Stop]
├─ [0] console::log("uint32 slot key:", 105345537983141833900523177836038591426164988092870088428104961074093597336652 [1.053e77]) [staticcall]
│ └─ ← [Stop]
├─ [0] console::log("uint64 slot key:", 500549258012437878224561338362079327067368301550791134293299473726337612750 [5.005e74]) [staticcall]
│ └─ ← [Stop]
├─ [0] console::log("uint128 slot key:", 110620294328144418057589324861608220015688365608948720310623173341503153578932 [1.106e77]) [staticcall]
│ └─ ← [Stop]
├─ [0] console::log("uint256 slot key:", 18569430475105882587588266137607568536673111973893317399460219858819262702947 [1.856e76]) [staticcall]
│ └─ ← [Stop]
├─ [0] console::log("Storage slot for bool:", 85131057757245807317576516368191972321038229705283732634690444270750521936266 [8.513e76]) [staticcall]
│ └─ ← [Stop]
└─ ← [Stop]
所有的uint类型都有不同的hash值，但是bool和uint8的hash值是一样的！
艾丽卡（兴奋地）：“快看，木森！所有的uint类型都有不同的hash值，但是bool和uint8的hash值是一样的！”
木森（满意地）：“是的，艾丽卡。这说明在Solidity中，bool类型确实只占用了一个字节的空间。”
bool的gas疑惑？
小镇的法师塔里，木森和艾丽卡正围坐在一张堆满了魔法书和卷轴的桌子旁。木森的眼睛在一本古老的魔法书上快速扫过，而艾丽卡则好奇地凑过来，她的大眼睛里充满了疑惑。
艾丽卡（疑惑地）：“木森，这本书上说用uint256代替bool类型可以节省gas，这是怎么做到的呀？”
木森（思考片刻）：“这个嘛，艾丽卡，这其实是一个关于魔法世界中资源管理的小技巧。在Solidity语言中，bool类型只占用1个字节，而uint256占用32个字节。但是，当涉及到存储和检索数据时，以太坊网络是以32字节的小块进行操作的。”
艾丽卡（更加困惑）：“等等，如果uint256占用更多空间，为什么会更节省gas呢？”
木森（微笑）：“这里的关键不在于占用的空间大小，而在于网络如何处理这些数据。想象一下，我们的魔法书不是一页一页的，而是每32页作为一个单元来保存。即使你只写了一页，我们也需要支付存储整个32页单元的费用。”
艾丽卡（恍然大悟）：“哦，我明白了！所以如果我们用uint256，即使它占用了32页，也只算一个单元的费用，而不是bool那样，虽然只写了一页，但还是要为整个32页单元付费！”
木森（点头）：“正是这样！而且，当我们需要修改bool值时，如果它单独占用一个存储单元，我们可能需要支付额外的gas来更改它，因为即使是微小的改变，网络也会将其视为对整个32字节单元的修改。”
艾丽卡（眼睛闪闪发光）：“哇，这真是太聪明了！那我们是不是应该在所有的地方都使用uint256来代替bool呢？”
木森（摇摇手指）：“也不尽然，艾丽卡。虽然在某些情况下使用uint256可以节省gas，但我们也要考虑代码的可读性和逻辑的清晰度。有时候，直接使用bool类型会让我们的魔法咒语更直观、更容易理解。”
艾丽卡（认真地）：“而且，部署的时候似乎更长的会消耗更多的储存槽，消耗更多的gas？”
木森（疑惑）：“啊？这个我也不太懂了”
艾丽卡（兴奋地）：“那我们快去实验一下吧！我想看看这个技巧在实际中是怎么工作的。”
木森（无奈）：“不行，不行。今天太饿了，我需要吃东西”