编写可升级的智能合约
当使用OpenZeppelin Upgrades编写可升级合约时，有一些在编写Solidity代码时需要记住一些注意事项。
值得一提的是，这些限制源于以太坊虚拟机的工作方式，并且适用于所有使用可升级合约的项目，而不仅仅是OpenZeppelin Upgrades。
初始化器（Initializers）
在编写Solidity合约使用OpenZeppelin Upgrades，无需任何修改，只需要修改构造函数。由于基于代理的可升级性系统的要求，可升级合约中不能使用构造函数。要了解这个限制背后的原因，请查看 代理
。
这意味着，当使用OpenZeppelin可升级的合约时，您需要将其构造函数改为一个常规函数，通常命名为 initialize
，在那里执行所有的初始化逻辑。
// NOTE: Do not use this code snippet, it's incomplete and has a critical vulnerability!
pragma solidity ^0.6.0;
contract MyContract {
uint256 public x;
function initialize(uint256 _x) public {
x = _x;
}
}
然而，虽然Solidity确保一个构造函数 constructor
在合约的生命周期内只被调用一次，但一个普通函数可以被多次调用。为了防止一个合约被多次初始化，你需要添加一个检查来确保初始化函数只被调用一次。
// contracts/MyContract.sol
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.6.0;
contract MyContract {
uint256 public x;
bool private initialized;
function initialize(uint256 _x) public {
require(!initialized, "Contract instance has already been initialized");
initialized = true;
x = _x;
}
}
由于这种模式在编写可升级合约时非常常见，OpenZeppelin Upgrades提供了一个 Initializable
基础合约，它有一个 initializer
modifier来处理这个问题。
// contracts/MyContract.sol
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.6.0;
import "@openzeppelin/upgrades/contracts/Initializable.sol";
contract MyContract is Initializable {
uint256 public x;
function initialize(uint256 _x) public initializer {
x = _x;
}
}
构造函数 constructor
和普通函数的另一个区别是，Solidity负责自动调用一个合约的所有基类的构造函数。在编写初始化器initializer时，你需要特别注意手动调用所有父合约的初始化器initializer。
// contracts/MyContract.sol
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.6.0;
import "@openzeppelin/upgrades/contracts/Initializable.sol";
contract BaseContract is Initializable {
uint256 public y;
function initialize() public initializer {
y = 42;
}
}
contract MyContract is BaseContract {
uint256 public x;
function initialize(uint256 _x) public initializer {
BaseContract.initialize(); // Do not forget this call!
x = _x;
}
}
使用可升级的智能合约库
请记住，这个限制不仅会影响你的合约，还会影响你从库中导入的合约。例如考虑OpenZeppelin合约中的
ERC20
：该合约在其构造函数中初始化了token的名称、符号和小数位数。
// @openzeppelin/contracts/token/ERC20/ERC20.sol
pragma solidity ^0.6.0;
...
contract ERC20 is Context, IERC20 {
...
string private _name;
string private _symbol;
uint8 private _decimals;
constructor (string memory name, string memory symbol) public {
_name = name;
_symbol = symbol;
_decimals = 18;
}
...
}
这意味着你不应该在你的OpenZeppelin Upgrades项目中使用这些合约。相反，请确保使用 @openzeppelin/contracts-upgradeable
，它是OpenZeppelin合约的官方分支，已经被修改为使用初始化器而不是构造函数。看看在 @openzeppelin/contracts-upgradeable
中的 ERC20Upgradeable
是什么样子：
// @openzeppelin/contracts-upgradeable/contracts/token/ERC20/ERC20Upgradeable.sol
pragma solidity ^0.6.0;
...
contract ERC20Upgradeable is Initializable, ContextUpgradeable, IERC20Upgradeable {
...
string private _name;
string private _symbol;
uint8 private _decimals;
function __ERC20_init(string memory name, string memory symbol) internal initializer {
__Context_init_unchained();
__ERC20_init_unchained(name, symbol);
}
function __ERC20_init_unchained(string memory name, string memory symbol) internal initializer {
_name = name;
_symbol = symbol;
_decimals = 18;
}
...
}
无论是使用OpenZeppelin合约还是其他智能合约库，都要确保软件包被设置为处理可升级合约。
在合约中了解更多关于OpenZeppelin合约可升级的信息： Contracts: Using with Upgrades
。
避免在字段声明中使用初始值
Solidity允许在合约中声明字段时为其定义初始值。
contract MyContract {
uint256 public hasInitialValue = 42; // equivalent to setting in the constructor
}
这相当于在构造函数中设置了这些值，因此，对于可升级的合约是无效的。请确保所有初始值都在如下所示初始化函数中设置；否则，任何可升级的实例都不会设置这些字段。
contract MyContract is Initializable {
uint256 public hasInitialValue;
function initialize() public initializer {
hasInitialValue = 42; // set initial value in initializer
}
}
注意定义 常量
状态变量还是可以的，因为编译器并没有 为这些变量预留存储槽
，每出现一次就会被相应的常量表达式所替代。所以下面的内容在OpenZeppelin Upgrades中仍然可以使用：
contract MyContract {
uint256 public constant hasInitialValue = 42; // define as constant
}
从合约代码中创建新实例
当从合约代码中创建一个新的合约实例时，这些创建直接由Solidity处理，而不是由OpenZeppelin Upgrades处理，这意味着这些合约将无法升级。
例如，在下面的例子中，即使MyContract被部署为可升级，创建的 token
合约也是不可升级的:
// contracts/MyContract.sol
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.6.0;
import "@openzeppelin/upgrades/contracts/Initializable.sol";
import "@openzeppelin/contracts/token/ERC20/ERC20.sol";
contract MyContract is Initializable {
ERC20 public token;
function initialize() public initializer {
token = new ERC20("Test", "TST"); // This contract will not be upgradeable
}
}
如果你希望 ERC20
实例可以升级，最简单的实现方式就是直接地接受该合约的实例作为参数，并在创建后接管它：
// contracts/MyContract.sol
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.6.0;
import "@openzeppelin/contracts-upgradeable/contracts/proxy/Initializable.sol";
import "@openzeppelin/contracts-upgradeable/contracts/token/ERC20/IERC20Upgradeable.sol";
contract MyContract is Initializable {
IERC20 public token;
function initialize(IERC20Upgradeable _token) public initializer {
token = _token;
}
}
潜在的不安全操作
在使用可升级的智能合约时，你将始终与（代理）合约实例进行交互，而不是底层逻辑合约。然而我们却无法阻止恶意行为者直接向逻辑合约发送交易。这不会构成威胁，因为逻辑合约状态的任何变化都不会影响你的（代理）合约实例，因为你的项目中从未使用过逻辑合约的存储。
然而，有一个例外。如果对逻辑合约的直接调用触发了自毁操作 selfdestruct
，那么逻辑合约就会被销毁，你的所有合约实例最终都会将所有的调用委托给一个地址，而不会有任何代码。这会破坏你项目中的所有合约实例。
如果逻辑合约中包含委托调用 delegatecall
操作，也可以达到类似的效果。如果可以将 delegatecall
变成一个包含自毁的恶意合约，那么调用合约将被破坏。
因此，在你的合约中不允许使用 selfdestruct
或 delegatecall
。
修改你的合约
在编写新版本的合约时，无论是由于新功能还是bug修复，都有一个额外的限制需要遵守：你不能改变合约状态变量的声明顺序，也不能改变它们的类型。你可以通过了解 Proxies
来阅读更多关于这个限制背后的原因。
警告违反这些存储布局限制中的任何一项，都会导致升级版的合约的存储值被混淆，并可能导致你的应用程序出现关键错误。
这意味着，如果初始合约看起来像这样：
contract MyContract {
uint256 private x;
string private y;
}
那么不可以修改合约变量类型:
contract MyContract {
string private x;
string private y;
}
也无法改变变量的声明顺序:
contract MyContract {
string private y;
uint256 private x;
}
不能在现有变量之前引入新的变量:
contract MyContract {
bytes private a;
uint256 private x;
string private y;
}
也不能删除现有变量:
contract MyContract {
string private y;
}
如果需要引入新的变量，请确保添加到原有变量的后面:
contract MyContract {
uint256 private x;
string private y;
bytes private z;
}
注意，如果重命名一个变量，那么在升级后，它将保持与之前相同的值。如果新变量和旧变量的语义相同，那么这可能是我们所希望的行为:
contract MyContract {
uint256 private x;
string private z; // starts with the value from `y`
}
而如果你在合约的最后删除了一个变量，请注意存储不会被清除。随后的更新中如果增加一个新的变量，会导致该变量从被删除的变量中读取遗留的值：
contract MyContract {
uint256 private x;
}
升级到:
contract MyContract {
uint256 private x;
string private z; // starts with the value from `y`
}
注意，你也可能会因为改变合约的父合约而无意中改变合约的存储变量。例如，如果你有以下合约：
contract A {
uint256 a;
}
contract B {
uint256 b;
}
contract MyContract is A, B {}
然后通过调换基础合约的声明顺序或引入新的基础合约来修改 MyContract
，将改变变量的实际存储方式：
contract MyContract is B, A {}
如果集成合约有任何自己的变量，你也不能在基础合约中添加新的变量。鉴于以下情况：
contract Base {
uint256 base1;
}
contract Child is Base {
uint256 child;
}
如果修改 Base
，增加一个额外的变量：
contract Base {
uint256 base1;
uint256 base2;
}
然后，变量 base2
将被分配到上一个版本中那个 child
的槽位。一个变通的办法是在基础合约上声明未使用的变量，你可能会在未来想要扩展，作为 “保留 “这些槽位的一种手段。请注意，这个技巧不会增加gas使用量。
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