GAS:xDeFi Labs：以太坊Gas面面观_GST

得益于DeFi的普及和Crypto行业的牛市，大量DeFiToken投资者在2020-2021年普遍斩获颇丰，人均净值迅速增加。但如果你问他们“最近以太坊上使用DeFi，NFT等app”的体验如何，回答可就不那么乐观了，因为使用成本水涨船高，打消了长尾用户频繁使用Ethereum主网的积极性。1.以太坊区块链Gas的消耗逻辑：GasPrice和GasLimit

在ETH区块链系统上，不论进行何种操作，gasPrice和gaslimit都是你在操作时必须付出的、不可不了解的代价。gasPrice的单位经常是gwei，因为1wei=10^-18eth，是eth原生的最小单位。1gwei=10^9wei=10^-9eth，是每次在eth进行操作时所有希望进行操作的人对一个块中打包交易资源竞争得到的值：也就是价高者打包，否则无法打包。

Eth的区块在2017年底1CO狂热和2020年初312大崩溃时经历了了两次暂时的“满块”，就是用户使用时需要为了区块空间进行竞争，用户过多，报价过低而无法打包交易，一定时间后交易失败，但是因为2019年ERC-20USDT的广泛使用和2020年Uniswap的广泛使用，导致了常态性的满块（总的gas消耗gasLimit超过了一块所能承受的12500000。

GasLimit不仅仅是针对eth的一个块说的，也可以针对一笔交易。比如，metamask插件一般会在用户使用时，告诉用户gasLimit，这是一个预估，不是精确值。如果实际使用超过了这个值，调用本身会失败。如果没超过这个值，只会消耗gas*gasPrice这个值，最后在一个块里打包的交易总的gas也不会超过125000002.在Solidity编程计算层面如何保证更低的Gas

Solidity的书写风格有些像javascript，具体执行层面依赖于编译成EVM可运行的操作码。我们先不论他被编译成什么样的操作码能够节省gas，至少在Solidity这一层面做计算，你可以找机会节省尽可能多的gas。A整数计算思维Solidity并没有IEEE-754所定义的浮点数：这类浮点数计算本来是指导了CPU的寄存器设计，若为了共识的“通用性、确定性、一致性”考虑，最常见的数据类型是uint256，以及用整数先模拟小数，再模拟浮点数的行为，但整体来看，需要编程者有整数思维。假设你有方便的数学库，你会发现a.div(2)其实是不如a>>1来的快，因为数学库的乘除法依然是调用此类消耗较小的操作完成的。好在eth开发的先驱者在实现项目的过程中产出了一些数学库方便别人使用，这些操作包括四则运算，乘方开方，以及指数对数操作。这里有一篇不错的四则运算以外的计算方案介绍网页链接B规避循环，除非你清楚你的计算复杂度当循环条件是开放的时候，比如for循环第二个条件为空，或者while语句判断条件为真的时候，很容易无法估计循环体内计算对gas是怎样的消耗，会让gas消耗不可接受，或者metamask无法正确估计gasLimit导致eth合约调用失败。除此之外，如果特别熟悉solidity合约书写的科学家能够在数学上花一点点功夫的话，建议参考《Hacker’sDelight》，相信不仅对理解数学库，而且对于简化代码gas消耗方面大有益处。比如在计算机发展过程中，我们看到了雷神3算法对牛顿法的应用：网页链接尽管这个算法依然是仅对IEEE-754标准浮点数有效，但是在solidity中，一直有专业的算法优化者将暴力计算缩减为损耗非常小的算法，如网页链接3.在EVM层面如何保证更低的Gas

根据网页链接给出的线索，以太坊黄皮书给出了详细的费用明细。

这篇文章中提到了Gtxdatazero和Gtxdatanonzero的费用差别，这个核心差别的逻辑就是：eth地址里面的00越多，不管这个地址是合约的，还是普通人转入转出地址，都或多或少的节省0.4-5%的gas费用。除此以外，参考各种操作对应于EVM上的操作码，你也可以尽可能的规避高gas操作，使用低gas操作，构建solidity代码。对普通人来说，拥有一个0x00开头的地址是很容易的，一个最实用的工具是网页链接，可以为你生成0x00开头的地址。你甚至还可以加--contract参数，从而你得到的私钥下创建的第一个智能合约就拥有了这类地址。4.GasToken家族：另一种实操

这是一种针对销毁行为构建可refundgas的实际操作案例。GST和GST2是一些科研人员根据Gsclear和Gssuicide退还gas费用的特性建立的，其中GST是基于释放存储的而GST2是基于释放合约的，普遍而言，人们会认为GST2第二代会更合理，但在技术发展的过程中，其实未必GST2会比GST一直更有优势：如果ETH1.x技术路线里出现了对于状态存储的优化，GST也可能迎来复兴。1inchCHIgastoken在GST2之上，增加了token地址中包含的00数量，但因为1inch更加积极的商业化运营，也让这种操作正逐渐变的广为人知。单纯作为一种补贴手段，市场上也出现了uGAS，UNDG等例子。5.案例xDeFi&Labs如何优化gas

考虑到上百万美金的zksnarkslayer2方案审计成本，xDeFi&Labs团队暂时选择了先验证产品逻辑。在产品优化过程中，用户的交易已经涉及了a**b的逻辑，其中b是用uint256表示的decimal变相承担小数的作用。在金融产品设计过程中，对池的平衡性设计可以将b的取值由之间任意的小数，迅速的缩减到{1,2,3,4,6,8,12}等一组正整数上，节省数千到数万gas成本。在调用数学库时，Balancer数学库bpow的小数部分并没有被真正调用，而只有bpowi被调用了。在XDEX的代币发行的过程中，xDeFi&Labs根据Chapter3提到的方式，确保了自己0x00地址的竞争力。在设计xHalfLife的设计过程中，为了确认用户可以提取多少vesting账户中的收益，原始版本使用了循环计算的方式，循环的数量在极端情况下涉及到块高度差。我们可以知道一周的时间覆盖了数千-数万个块高度差，如果每个循环体都是上百的gas消耗，那么在某个用户提款时，单笔合约调用千万级gas的消耗显然是不可接受的因此从fundStream，BalanceOf，Withdraw三个函数里，把循环去掉，继续采用了一种a**b的化简方式，此时，我们为了保留更清楚的逻辑，把简化掉的循环代码留在了github代码注释里。在调用时，考虑到用户的体验，保留了b是小数的可能性。

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