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3. 函数
solidity
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WTF Solidity极简入门: 3. 函数

我最近在重新学 Solidity，巩固一下细节，也写一个“WTF Solidity极简入门”，供小白们使用（编程大佬可以另找教程），每周更新 1-3 讲。

推特：@0xAA_Science｜@WTFAcademy_

社区：Discord｜微信群｜官网 wtf.academy

所有代码和教程开源在 github: github.com/AmazingAng/WTF-Solidity

函数

Solidity语言的函数非常灵活，可以进行各种复杂操作。在本教程中，我们将会概述函数的基础概念，并通过一些示例演示如何使用函数。

我们先看一下 Solidity 中函数的形式:

function <function name>([parameter types[, ...]]) {internal|external|public|private} [pure|view|payable] [virtual|override] [<modifiers>]
[returns (<return types>)]{ <function body> }

看着有一些复杂，让我们从前往后逐个解释(方括号中的是可写可不 写的关键字)：

  1. function：声明函数时的固定用法。要编写函数，就需要以 function 关键字开头。

  2. <function name>：函数名。

  3. ([parameter types[, ...]])：圆括号内写入函数的参数，即输入到函数的变量类型和名称。

  4. {internal|external|public|private}：函数可见性说明符，共有4种。

    • public：内部和外部均可见。
    • private：只能从本合约内部访问，继承的合约也不能使用。
    • external：只能从合约外部访问（但内部可以通过 this.f() 来调用，f是函数名）。
    • internal: 只能从合约内部访问，继承的合约可以用。

    注意 1：合约中定义的函数需要明确指定可见性，它们没有默认值。

    注意 2：public|private|internal 也可用于修饰状态变量(定义可参考WTF Solidity 第5讲的相关内容)。public变量会自动生成同名的getter函数，用于查询数值。未标明可见性类型的状态变量，默认为internal。

  5. [pure|view|payable]：决定函数权限/功能的关键字。payable（可支付的）很好理解，带着它的函数，运行的时候可以给合约转入 ETH。pure 和 view 的介绍见下一节。

  6. [virtual|override]: 方法是否可以被重写，或者是否是重写方法。virtual用在父合约上，标识的方法可以被子合约重写。override用在自合约上，表名方法重写了父合约的方法。

  7. <modifiers>: 自定义的修饰器，可以有0个或多个修饰器。

  8. [returns ()]：函数返回的变量类型和名称。

  9. <function body>: 函数体。

到底什么是 Pure 和View？

刚开始学习 solidity 时，pure 和 view 关键字可能令人费解，因为其他编程语言中没有类似的关键字。solidity 引入这两个关键字主要是因为 以太坊交易需要支付气费（gas fee）。合约的状态变量存储在链上，gas fee 很贵，如果计算不改变链上状态，就可以不用付 gas。包含 pure 和 view 关键字的函数是不改写链上状态的，因此用户直接调用它们是不需要付 gas 的（注意，合约中非 pure/view 函数调用 pure/view 函数时需要付gas）。

在以太坊中，以下语句被视为修改链上状态：

  1. 写入状态变量。
  2. 释放事件。
  3. 创建其他合约。
  4. 使用 selfdestruct.
  5. 通过调用发送以太币。
  6. 调用任何未标记 view 或 pure 的函数。
  7. 使用低级调用（low-level calls）。
  8. 使用包含某些操作码的内联汇编。

为了帮助大家理解，我画了一个马里奥插图。在这幅插图中，我将合约中的状态变量（存储在链上）比作碧琪公主，三种不同的角色代表不同的关键字。

WTF is pure and view in solidity?

  • pure，中文意思是“纯”，这里可以理解为”纯打酱油的”。pure 函数既不能读取也不能写入链上的状态变量。就像小怪一样，看不到也摸不到碧琪公主。

  • view，“看”，这里可以理解为“看客”。view函数能读取但也不能写入状态变量。类似马里奥，能看到碧琪公主，但终究是看客，不能入洞房。

  • 非 pure 或 view 的函数既可以读取也可以写入状态变量。类似马里奥里的 boss，可以对碧琪公主为所欲为🐶。

代码

1. pure 和 view

我们在合约里定义一个状态变量 number，初始化为 5。

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.21;
contract FunctionTypes{
    uint256 public number = 5;
}

定义一个 add() 函数，每次调用会让 number 增加 1。

// 默认function
function add() external{
    number = number + 1;
}

如果 add() 函数被标记为 pure，比如 function add() external pure，就会报错。因为 pure 是不配读取合约里的状态变量的，更不配改写。那 pure 函数能做些什么？举个例子，你可以给函数传递一个参数 _number，然后让他返回 _number + 1，这个操作不会读取或写入状态变量。

// pure: 纯纯牛马
function addPure(uint256 _number) external pure returns(uint256 new_number){
    new_number = _number + 1;
}

3-3.png

如果 add() 函数被标记为 view，比如 function add() external view，也会报错。因为 view 能读取，但不能够改写状态变量。我们可以稍微改写下函数，读取但是不改写 number，返回一个新的变量。

// view: 看客
function addView() external view returns(uint256 new_number) {
    new_number = number + 1;
}

3-4.png

2. internal v.s. external

// internal: 内部函数
function minus() internal {
    number = number - 1;
}

// 合约内的函数可以调用内部函数
function minusCall() external {
    minus();
}

我们定义一个 internal 的 minus() 函数，每次调用使得 number 变量减少 1。由于 internal 函数只能由合约内部调用，我们必须再定义一个 external 的 minusCall() 函数，通过它间接调用内部的 minus() 函数。

3-1.png

3. payable

// payable: 递钱，能给合约支付eth的函数
function minusPayable() external payable returns(uint256 balance) {
    minus();    
    balance = address(this).balance;
}

我们定义一个 external payable 的 minusPayable() 函数，间接的调用 minus()，并且返回合约里的 ETH 余额（this 关键字可以让我们引用合约地址）。我们可以在调用 minusPayable() 时往合约里转入1个 ETH。

mirror-image-1

我们可以在返回的信息中看到，合约的余额变为 1 ETH。

mirror-image-2

3-2.png

总结

在这一讲，我们介绍了 Solidity 中的函数。pure 和 view 关键字比较难理解，在其他语言中没出现过：view 函数可以读取状态变量，但不能改写；pure 函数既不能读取也不能改写状态变量。