Rust智能合約養成日記: 用 Rust 開發智能合約

1.EVMorWASM？

隨著Ethereum的普及，我們在談論智能合約時，往往默認都是利用Solidity語言開發，基于EVM的智能合約。然而，由于Ethereum本身出塊時間慢，交易所需手續費高的一些缺點，越來越多的優化技術和新的公鏈得以推出。而WASM則是其中的一個代表性技術。作為一種全新的二進制語法，WASM有著諸多的優點，如指令體積小，運行速度快，并且內存安全。因此，運行在WASM上的智能合約可以大大減少占用的區塊鏈資源，明顯的提升出塊速度和效率，并且運行時更加穩定，使得用戶獲得更好的使用體驗。WASM支持多種不同的前端開發語言，包括Rust、C、C++、TypeScript、AssemblyScript等。考慮到適配以及工具鏈，并且語言本身的安全性，Rust是非常好的選擇之一。

2.BlockSec的選擇

BlockSec的使命是讓整個Defi生態更加的安全。因此，我們除了提供審計服務之外，也希望可以從安全開發的角度給予社區更多的支持。基于Rust和WASM的諸多優點，我們決定專門針對這一技術棧給大家帶來一系列的分享，也希望大家可以持續的關注我們。我們調研了如今一些比較流行的公鏈項目，其中NEAR公鏈也采用了同樣的技術棧。NEAR原生支持WASM合約，并且支持Rust語言和AssemblyScript開發智能合約。因此，我們將以NEAR公鏈為基礎，展開我們的分享與討論。

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3.用Rust開發智能合約

Rust語言由Mozilla主導開發，程序編譯后的運行速度驚人，且有相當高的內存利用率，并且支持函數式和面向對象的編程風格。也許很多同學還對Rust這門語言比較陌生。不過不用擔心，從本期博客開始，BlockSec會跟大家一起撥開Rust的迷霧，讓每個人都能利用Rust開發出高效，安全的智能合約。

4.環境配置

4.1IDE使用

當我們在學習利用一門新的語言去開發時，選擇一個優秀的IDE一定是有必要的。在此，BlockSec推薦大家使用VisualStudioCode配合Rust的插件(例如Rust-analyzer)，幾乎可以滿足大家的日常所需。如果大家有條件，也可以嘗試一下JetbrainsClion+Rust插件,學生可以免費使用哦。

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4.2安裝Rust工具鏈

當有了一個優秀的IDE后，我們自然還需要下載安裝Rust。Rust提供了非常簡單便捷的安裝方法。在Linux系統中,我們只需要運行如下一行代碼，即可自動下載安裝Rust。

$curl?--proto?'=https'?--tlsv1.2?-sSf?https://sh.rustup.rs|?sh?

安裝完畢后，我們可以通過執行$rustup--version來檢查安裝是否成功。rustup作為Rust工具鏈的管理器，提供了安裝、刪除、更新、選擇和管理這些工具鏈及其相關部件的方法。再此我們需要通過執行如下命令，將WASM(WebAssembly)目標添加到工具鏈:

$rustup?targetaddwasm32-unknown-unknown?

5.第一個Rust合約

終于，我們到了正題。在這里，我們將通過深入剖析一個個智能合約的項目，帶大家了解并且掌握如何利用Rust編寫智能合約。如果大家對Rust語言本身感興趣，網上有很多的教程，大家也可以參考。

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5.1Rust的包管理器

隨著整個開源社區對Rust的支持，各種各樣的第三方庫層出不窮。為了更好的管理這些庫，Cargo應運而生。上述的安裝命令，也會同時幫大家安裝Cargo。Cargo可協助開發者處理諸多任務，例如創建新的Rust項目，下載并編譯Rust項目所依賴的庫，以及完整地構建整個項目等。

5.2創建第一個Rust合約項目

當我們準備好開發環境后，首先利用Cargo新建一個合約項目，并命名為StatusMessage。

$cargo?init?--lib?StatusMessage?

該項目的目錄樹如下：

StatusMessage/├──Cargo.toml└──src?└──lib.rs?

5.3聲明一個合約

一個智能合約(SmartContract)往往需要維護一組合約狀態數據。如下一段編寫于src/lib.rs的代碼聲明了一個簡單的合約，叫做StatusMessage。

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1??#2??#3??pub?struct?StatusMessage?{4????records:?LookupMap<String,?String>,5?}?

接下來，我們將仔細的分析上述的五行代碼。第1，2行以#開頭，類似注解。事實上，這是Rust中的一種宏的表現形式。它會接收第3-5行作為輸入，根據宏的定義，產生輸出。例如，第一行中的#事實上是在near-sdk-macros-version包中通過nearbindgen函數定義，這是利用宏自動生成注入代碼的地方(Macros-Auto-GeneratedInjectedCode，簡稱M.A.G.I.C.)。

如果不理解，沒關系。我們只需要知道第1，2行的作用即可。具體的來說，被#注解的struct將會成為NEAR上的一個智能合約。而其他的struct只是普通的struct。因此是由NEAR開發并且提供給開發者使用的包。而第2行中的#則是用來做序列化和反序列化，從而將合約的狀態可以在鏈上以二進制格式傳輸。第3-5行即為一個名為StatusMessage的結構體，其維護了一個智能合約的狀態。而狀態的內容在第4行中被描述。這一結構體中只含有一個成員變量，名為records。其類型為LookupMap，這里可以簡單的看作一個字典類型。key和value都是普通的字符串類型。

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5.4設定合約默認值

當我們聲明了一個合約后，我們往往需要定義其默認值。如下代碼設定了合約StatusMessage的默認值。

1??impl?Default?for?StatusMessage?{2????fn?default()?->?Self?{3??????Self?{4????????records:?LookupMap::new(b"r".to_vec()),5?????}6???}7?}?

其中，第1行聲明了這是對于StatusMessage默認值的一個實現。第2行聲明該方法名稱為default，返回值為Self。Self在Rust中即表示當前的模塊作用域，具體來說，即代表一個StatusMessage實例。而第3-5行即為該實例的定義。由于該實例僅包含records一個類型為LookupMap的變量。通過傳入一個二進制數組b"r".tovec(),即可將LookupMap初始化。其中LookupMap的new方法由NEAR自己定義，b"r".tovec()表明存儲于該LookupMap中鍵的前綴。

5.5定義合約方法

當我們用一個結構體定義了合約的狀態后，我們還需要定義一系列方法，從而可以通過外部交易，去調用這些暴露出來的方法。如下是兩個定義的方法，分別可以修改和獲得當前合約中的records值。注意，定義合約的方法時，也需要我們加上#，如第1行所示:

1??#2??impl?StatusMessage?{3????pub?fn?set_status(&mut?self,?message:?String){4??????let?account_id?=?env::signer_account_id();5??????self.records.insert(&account_id,&message);6???}78????pub?fn?get_status(&self,?account_id:?String)?->?Option<String>??{9??????return?self.records.get(&account_id);10???}11?}?

第2行impl關鍵字表明，我們在對StatusMessage做具體的實現。

第3-6行定義了方法setstatus。該函數用來設置當前合約的狀態。其中第三個聲明了方法名和變量。該函數共有兩個變量，分別為&mutself和message:String。&mut表示對self的引用，并且可能修改self的內容。而message:String表明了message的類型為String。同時該函數用關鍵字pub修飾，注意，只有被pubfn修飾的函數才可以被外部的交易調用，表明其是public。

第4行會定義一個局部變量accountid,其值通過env::signeraccountid()中獲取，表明發起這筆交易簽名的用戶id。

第5行將accountid做為鍵，message做為值插入到records中。注意，message是一個String類型的變量，由用戶傳入。而&message則表示對message的引用。

第8-10行則聲明了另外一個函數名為getstatus。不同于setstatus，getstatus會返回一個None或者是String類型的值，這里我們用Option表示。

第9行則是通過查詢用戶給定的account_id，得到對應的message。

本期總結和預告

這是BlockSec針對Rust合約開發的第一期blog，本期我們講述了Rust合約的背景，以及如何基于NEAR鏈去創建一個簡單的合約。下一期我們將進一步描述如何利用Rust對我們創建的合約編寫單元測試用例，從而調試我們的合約。

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