ガスコストを削減するためにスマートコントラクトを最適化する方法は？

Ethereum Smart Contractsのガスコストの理解

Ethereumブロックチェーンでは、ガスコストは、ユーザーがトランザクションまたはスマートコントラクトを実行するために支払う料金を表します。 Ethereum Virtual Machine（EVM）で実行されるすべての操作は、 ETHで支払われる一定量のガスを消費します。スマートコントラクトを展開および維持することを目的とした開発者は、コードを効果的に最適化するためにこれらのコストがどのように計算されるかを理解する必要があります。

ガス料金は、ガス制限とガス価格の2つの主な要因に依存します。ガス限界とは、ユーザーがトランザクションに喜んで費やすことをいとわないガスの最大量を指しますが、ガス価格は通常GWEIで測定されるガス単位あたりのコストです。ループや複雑なロジックなどの高い計算操作により、ガス消費量が大幅に増加し、全体的なコストを削減するために最適化が重要になります。

効率的なデータ構造とストレージパターンの選択

スマート契約でガスコストを削減する最も影響力のある方法の1つは、データ構造とストレージの使用を最適化することです。契約がストレージに手紙を書くたびに、高いガス料金がかかります。したがって、状態の変更を最小限に抑え、変数を効率的に梱包すると、大幅な節約につながる可能性があります。

• 複数の変数を単一のストレージスロットに詰めます。ソリティでは、最大256ビットの合計変数を1つのスロットに一緒に保存できます。
• 可能であれば、配列の代わりにマッピングを使用します。アレイ上の反復は高価です。マッピングはO（1）アクセスを提供し、ループを避けます。
• 不要な書き込みをストレージに避けてください。計算中にメモリ変数を使用し、最後に1回だけストレージに書き込みます。

たとえば、3つのUINT8値を単一のUINT24に組み合わせると、ストレージスロットが保存され、更新中に使用されるガスが減少します。

オンチェーン計算の最小化

オンチェーン計算、特にループ、算術、または文字列の操作を含む計算は、非常に費用がかかる場合があります。これを最小限に抑えるために、開発者は、オラクルまたはクライアント側の処理を使用して、オフチェーン環境にできるだけ多くの計算をオフロードする必要があります。

• オフチェーンを事前に計算すること：契約内で計算を実行する代わりに、関数引数を介して既に計算された結果を渡します。
• ループの制限反復：ループが避けられない場合は、固定および最小限の回数を実行してください。
• 一定時間アルゴリズムを使用する：特に頻繁に呼ばれる関数では、O（1）よりも複雑さが高いアルゴリズムを避けてください。

EVMから集中的なタスクをシフトすることにより、開発者は実行コストを大幅に削減できます。

関数呼び出しとイベントロギングを最適化します

関数呼び出しとイベント排出は、ガス消費にも貢献します。特に他の契約に対する外部呼び出しは、潜在的な再発の問題や外部ロジック依存関係により、ガスの使用に関して予測不可能です。

• バッチトランザクション：複数の操作を単一のトランザクションに組み合わせて、オーバーヘッドを保存します。
• 該当する場合は内部関数を使用します。外部インターフェイス全体を通過しないため、内部呼び出しは外部の呼び出しよりも安価です。
• ログの必須データのみ：イベントを放射することは、ストレージの書き込みと比較して比較的安価ですが、過度に行われた場合でも加算されます。

関数呼び出しとロギングの慎重な管理により、必要なアクションのみが鎖で発生することが保証されます。

コンパイラの最適化とコードリファクタリングを活用します

Solidityは、生成されたバイトコードの効率を改善することにより、ガスコストを自動的に削減するいくつかのコンパイラの最適化を提供します。多数の実行でオプティマイザーを有効にすることで、頻繁に使用される関数が最適化されたコード生成の恩恵を受けることが保証されます。

• Solidity Optimizerを有効にします：コンパイラ設定にoptimizerフラグを設定し、各機能の予想実行数を指定します。
• リファクタリング反復コード：繰り返しのロジックを再利用可能な機能に置き換えて、契約規模を削減し、保守性を向上させます。
• 未使用のコードを削除：未使用関数とライブラリは契約を膨らませ、展開コストを増やします。

SlitherやSolhintなどのツールを使用すると、非効率的なコードパターンを特定し、ガス性能の向上のための改善を提案します。

プロキシパターンを使用した契約のアップグレード

変更が必要になるたびに新しい契約を展開するには、費用がかかる場合があります。プロキシ契約により、開発者は契約全体を再配置したり、州を維持したり、ガスを節約したりすることなく、契約ロジックをアップグレードすることができます。

• UUPまたは透明なプロキシを実装します。これらのプロキシパターンは、後方互換性を維持しながらアップグレードを可能にします。
• 個別のロジックとストレージ：データからロジックを切り離すことにより、冗長な展開を避け、全体的なガス使用量を削減します。

この戦略は、ガスコストを削減するだけでなく、分散型アプリケーションの長期的な保守性を向上させます。

よくある質問

Q：Solidityバージョンを変更することでガスコストを削減できますか？はい、Solidityの新しいバージョンには、ガスの使用量を削減する最適化が含まれます。バージョンを選択する前に、常にガス節約機能についてリリースノートを確認してください。

Q：契約規模はガスコストにどのように影響しますか？大規模な契約では、展開するにはより多くのガスが必要です。コードの削除、コメントの削除、未使用の輸入の削除は、展開コストを削減できます。

Q：使用するガスとガスの制限の違いは何ですか？使用されるガスとは、実行中に消費される実際のガスの量を指しますが、ガス制限は、ユーザーがトランザクションに費やす意思がある最大量です。

Q：契約を展開する前にガスコストを見積もるツールはありますか？はい、 Remix IDE 、 Hardhat 、 Truffleなどのツールは、開発者が契約効率を分析および最適化するのに役立つガス推定機能を提供します。