Solidity では固定小数点の計算と小数をどのように処理しますか?

Solidity での固定小数点演算を理解する

1. Solidity は浮動小数点数をネイティブにサポートしていないため、開発者は 10 進数値を処理するために固定小数点演算に依存する必要があります。この制限は、利便性よりも精度と予測可能性が優先されるイーサリアム仮想マシンの設計に起因します。小数金額を表すために、開発者は通常、イーサリアムのネイティブ通貨で「wei」として知られる事前定義された係数 (通常は 10^18) で整数をスケールします。

2. 最も一般的なアプローチには、整数を使用し、特定の小数点以下の桁数を想定することが含まれます。たとえば、1.5 エーテルを 1500000000000000000 wei と表すと、浮動小数点型にありがちな丸め誤差が生じることなく、正確な計算が可能になります。この方法により、スマート コントラクト内ですべての算術演算が決定論的かつ安全に保たれることが保証されます。

3. スケーリングされた値を含む乗算または除算を実行する場合は、切り捨てやオーバーフローを避けるために特別な注意を払う必要があります。典型的なパターンは、精度を維持するために、除算の前に乗算を実行することです。たとえば、 a (b / c) の代わりに (a b) / c を計算すると、中間ステップでの有効数字の損失が最小限に抑えられます。

10 進演算にライブラリを使用する

1. コミュニティによって開発されたいくつかのライブラリは、Solidity での固定小数点演算を簡素化します。代表的な例の 1 つは ABDKMath64x64 です。これは、小数点の前後に 64 個の 2 進数を持つ 2 進固定小数点を使用します。このライブラリを使用すると、べき乗や対数などの複雑な数学関数を必要とする金融アプリケーションに適した高精度の計算が可能になります。

2. 広く使用されているもう 1 つのオプションは PRBMath ライブラリです。これは、10 進数 18 桁の符号付き固定小数点型と符号なし固定小数点型の両方を提供し、ETH 単位の動作を厳密に反映しています。これらのライブラリは手動スケーリングの複雑さを抽象化し、精度調整を自動的に処理するmul 、 div 、 powなどの関数を提供します。

3. これらのライブラリをプロジェクトに統合するには、npm などのパッケージ マネージャーを介してライブラリをインポートするか、ソース コードを直接埋め込む必要があります。インポートすると、入力値が定義された範囲内にあれば、アンダーフローやオーバーフローの危険を冒さずに安全な演算を実行するために使用できます。

小数を処理するためのベスト プラクティス

1. 契約システム全体で一貫したスケーリング係数を常に定義します。デフォルトとして 10^18 を使用すると、イーサの最小単位と一致し、他の DeFi プロトコルとの相互運用性が向上します。均一性を維持すると、異なるコンポーネントまたは外部システム間で値を転送する際のエラーが防止されます。

2. 契約内で人間が判読できる小数に変換し直すことは避けてください。代わりに、すべての内部計算をスケーリングされた整数形式に保ち、フロントエンド アプリケーションに書式設定を処理させます。この分離により精度が確保され、不必要な変換に伴うガスコストが削減されます。

3. エッジケース、特に除算とパーセントの計算に関する包括的なテストを実装します。丸めモードは、手数料配分や利息発生などのユースケースに応じて、切り上げ、切り下げ、または最も近い値のいずれかで明示的に選択する必要があります。

4. SafeMath または組み込みコンパイラ チェック (Solidity 0.8 以降) を活用して、算術オーバーフローとアンダーフローを防止します。 Solidity の新しいバージョンには自動オーバーフロー保護が含まれていますが、これらのメカニズムがどのように機能するかを理解すると、大規模な数値を扱う場合に、より回復力のあるコードを作成するのに役立ちます。

よくある質問

Q: Solidity にはネイティブ 10 進数型がないのはなぜですか? A: Solidity は、浮動小数点演算に固有の非決定的な動作と精度の問題のため、ネイティブ 10 進数型を回避します。ブロックチェーン環境では、すべてのノードにわたる正確性と再現性が必要であるため、整数ベースの固定小数点演算がより安全な代替手段となります。

Q: フロントエンド アプリで 10 進数値を正しく表示するにはどうすればよいですか? A: 値をスケーリングされた整数形式 (wei など) で保存し、フロントエンドで適切な 10 の累乗 (通常は 10^18) で除算します。 ethers.js などのほとんどの Web3 ライブラリは、ユーザー インターフェイスのこの変換を自動化するformatEtherなどのユーティリティを提供します。

Q: イベントまたは外部呼び出しでフロートを使用できますか? A: いいえ、Solidity ではフロートを直接使用できません。イベントを発行したり、外部にデータを渡したりする場合でも、整数型のみが許可されます。 10 進表現は、表示前にスケーリングされた整数としてエンコードするか、オフチェーンでフォーマットする必要があります。

Q: DeFi 計算における精度損失の影響は何ですか? A: 精度の損失は、報酬の不公平な分配、取引所での誤った価格設定、またはローン金利の誤計算につながる可能性があります。分散型金融では、わずかな差異であっても、裁定取引や長期にわたる蓄積を通じて悪用される可能性があるため、厳密な数値処理の必要性が強調されます。