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WTF Opcodes极简入门: 5. 比较指令

我最近在重新学以太坊opcodes，也写一个“WTF EVM Opcodes极简入门”，供小白们使用。

推特：@0xAA_Science

社区：Discord｜微信群｜官网 wtf.academy

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

这一讲，我们将介绍EVM中用于比较运算的6个指令，包括LT（小于），GT（大于），和EQ（相等）。并且，我们将在用Python写的极简版EVM中添加对他们的支持。

LT (小于)

LT指令从堆栈中弹出两个元素，比较第二个元素是否小于第一个元素。如果是，那么将0推入堆栈，否则将1推入堆栈。如果堆栈元素不足两个，那么会抛出异常。这个指令的操作码是0x10，gas消耗为3。

我们可以将LT指令的实现添加到我们的极简EVM中：

def lt(self):
    if len(self.stack) < 2:
        raise Exception('Stack underflow')
    a = self.stack.pop()
    b = self.stack.pop()
    self.stack.append(int(b < a)) # 注意这里的比较顺序

我们在run()函数中添加对LT指令的处理：

def run(self):
    while self.pc < len(self.code):
        op = self.next_instruction()

        # ... 其他指令的处理 ...

        elif op == LT: # 处理LT指令
            self.lt()

现在，我们可以尝试运行一个包含LT指令的字节码：0x6002600310（PUSH1 2 PUSH1 3 LT）。这个字节码将2和3推入堆栈，然后比较2是否小于3。

code = b"\x60\x02\x60\x03\x10"
evm = EVM(code)
evm.run()
print(evm.stack)
# output: [0]

GT (大于)

GT指令和LT指令非常类似，不过它比较的是第二个元素是否大于第一个元素。如果是，那么将0推入堆栈，否则将1推入堆栈。如果堆栈元素不足两个，那么会抛出异常。这个指令的操作码是0x10，gas消耗为3。操作码是0x11，gas消耗为3。

我们将GT指令的实现添加到极简EVM：

def gt(self):
    if len(self.stack) < 2:
        raise Exception('Stack underflow')
    a = self.stack.pop()
    b = self.stack.pop()
    self.stack.append(int(b > a)) # 注意这里的比较顺序

我们在run()函数中添加对GT指令的处理：

def run(self):
    while self.pc < len(self.code):
        op = self.next_instruction()

        # ... 其他指令的处理 ...

        elif op == GT: # 处理GT指令
            self.gt()

现在，我们可以运行一个包含GT指令的字节码：0x6002600311（PUSH1 2 PUSH1 3 GT）。这个字节码将2和3推入堆栈，然后比较2是否大于3。

code = b"\x60\x02\x60\x03\x11"
evm = EVM(code)
evm.run()
print(evm.stack)
# output: [1]

EQ (等于)

EQ指令从堆栈中弹出两个元素，如果两个元素相等，那么将1推入堆栈，否则将0推入堆栈。该指令的操作码是0x14，gas消耗为3。

我们将EQ指令的实现添加到极简EVM：

def eq(self):
    if len(self.stack) < 2:
        raise Exception('Stack underflow')
    a = self.stack.pop()
    b = self.stack.pop()
    self.stack.append(int(a == b))

我们在run()函数中添加对EQ指令的处理：

elif op == EQ: 
    self.eq()

现在，我们可以运行一个包含EQ指令的字节码：0x6002600314（PUSH1 2 PUSH1 3 EQ）。这个字节码将2和3推入堆栈，然后比较两者是否相等。

code = b"\x60\x02\x60\x03\x14"
evm = EVM(code)
evm.run()
print(evm.stack)
# output: [0]

ISZERO (是否为零)

ISZERO指令从堆栈中弹出一个元素，如果元素为0，那么将1推入堆栈，否则将0推入堆栈。该指令的操作码是0x15，gas消耗为3。

我们将ISZERO指令的实现添加到极简EVM：

def iszero(self):
    if len(self.stack) < 1:
        raise Exception('Stack underflow')
    a = self.stack.pop()
    self.stack.append(int(a == 0))

我们在run()函数中添加对ISZERO指令的处理：

elif op == ISZERO: 
    self.iszero()

现在，我们可以运行一个包含ISZERO指令的字节码：0x600015（PUSH1 0 ISZERO）。这个字节码将0推入堆栈，然后检查其是否为0。

code = b"\x60\x00\x15"
evm = EVM(code)
evm.run()
print(evm.stack)
# output: [1]

其他比较指令

  1. SLT (有符号小于): 这个指令会从堆栈中弹出两个元素，然后比较第二个元素是否小于第一个元素，结果以有符号整数形式返回。如果第二个元素小于第一个元素，将0推入堆栈，否则将1推入堆栈。它的操作码是0x12，gas消耗为3。

    def slt(self):
    if len(self.stack) < 2:
        raise Exception('Stack underflow')
    a = self.stack.pop()
    b = self.stack.pop()
    self.stack.append(int(b < a)) # 极简evm stack中的值已经是以有符号整数存储了，所以和lt一样实现

  2. SGT (有符号大于): 这个指令会从堆栈中弹出两个元素，然后比较第二个元素是否大于第一个元素，结果以有符号整数形式返回。如果第二个元素大于第一个元素，将0推入堆栈，否则将1推入堆栈。它的操作码是0x13，gas消耗为3。

    def sgt(self):
    if len(self.stack) < 2:
        raise Exception('Stack underflow')
    a = self.stack.pop()
    b = self.stack.pop()
    self.stack.append(int(b > a)) # 极简evm stack中的值已经是以有符号整数存储了，所以和gt一样实现

总结

这一讲，我们介绍了EVM中的6个比较指令，并在极简版EVM中添加了对他们的支持。课后习题: 写出0x6003600414对应的指令形式，并给出运行后的堆栈状态。