ガス効率の良いスマートコントラクトを書く方法は？

イーサリアムスマートコントラクトのガスの理解

Ethereumブロックチェーンでは、ガスは操作の実行に必要な計算努力の量を測定するユニットです。 Ethereum Networkでのすべてのトランザクションまたはスマートコントラクトの実行はガスを消費し、ユーザーはEther（ETH）を使用してこれを支払います。ガス効率の高いスマートコントラクトを作成することは重要です。ガスコストが高いため、分散型アプリケーション（DAPP）が対話するのに費用がかかり、ユーザーの採用が不十分です。

データの保存、算術の実行、その他の契約の呼び出しなど、Ethereum Virtual Machine（EVM）の各操作には、事前定義されたガスコストがあります。たとえば、ストレージ（ SSTORE ）への書き込みは、それから読むよりもはるかに高価です（スロード）。したがって、これらの操作を使用する方法を最適化すると、その効率に直接影響します。

ストレージの使用量を最適化します

貯蔵最適化は、ガス消費を削減する最も効果的な方法の1つです。データをオンチェーンで保存するのは、特に大規模なデータセットを扱う場合は費用がかかります。効率的な戦略の1つは、複数の変数を単一のストレージスロットに梱包することです。各ストレージスロットは幅256ビットであるため、 UINT8やBOOLなどの小さなデータ型を使用して、複数の値を1つのスロットに適合させることができます。

別のアプローチは、ストレージへの不必要な書き込みを避けることです。代わりに、メモリまたはローカル変数で計算を実行し、最終結果をストレージにのみ記述します。また、未使用のデータを削除してスペースを解放し、ガスの払い戻しを受ける可能性がありますが、払い戻しメカニズムには制限があり、慎重に使用する必要があります。

• 構造体を使用して関連データをグループ化し、梱包を最適化します。
• 可能であれば不変変数を好み、通常のストレージ変数よりも安価です。
• 絶対に必要でない限り、深いマッピング構造を避けてください。

メモリとコールダータを効率的に活用します

関数引数または内部計算を処理する場合、可能な限りストレージよりもメモリを使用することを好みます。メモリでの運用は、ブロックチェーン状態を変更しないため、ガスの点では大幅に安くなります。さらに、外部関数呼び出しの場合、メモリの代わりにCallDataを使用すると、特に大規模な入力データの場合、ガスコストをさらに削減できます。

配列または文字列を処理する関数は、メモリでのコピーと操作を最小限に抑える必要があります。データが変更が必要でない場合は、CallDataから直接参照してください。さらに、バッチ処理は、複数の操作を単一の関数呼び出しに統合することにより、オーバーヘッドを減らすのに役立ちます。

• 状態の変更を避けるために、読み取り専用操作にビューまたは純粋な関数を使用します。
• 関数パラメーターでの動的配列の使用を最小限に抑えます。
• 連結のために+演算子の代わりにstring.concat（）またはbytes.concat（）を使用します。

適切なデータ構造を選択します

データ構造の選択は、ガス効率に重要な役割を果たします。マッピングと配列は柔軟性を提供しますが、さまざまなガスへの影響があります。たとえば、マッピングにより、イテレーションなしで要素に直接アクセスできるようになり、アレイと比較してルックアップに対してガス効率が高くなります。

特にアイテムを追加または削除する場合、頻繁に変更されると、動的配列が高価になる可能性があります。固定サイズのアレイは、ガスの使用に関してより予測可能になることがよくあります。エンティティのリストを維持する場合は、アクセスを速くし、ガスコストを削減するために、配列の代わりにマッピング（uint => t）を使用することを検討してください。

• アクセスパターンには、ループオーバーのマッピングを好みます。
• 必要でない限り、ネストされたマッピングや配列は避けてください。
• 複雑なクエリのオフチェーンインデックスを検討してください。

コード最適化手法

Solidityは、ガスの使用量を削減するのに役立つさまざまな機能とベストプラクティスを提供します。最新のコンパイラバージョンを使用すると、Solidityチームが行った継続的な最適化の恩恵を受けることができます。 -ptimizeのようなコンパイラフラグは、生成されたバイトコードを最適化することにより、展開とランタイムコストを大幅に削減できます。

ループ内の冗長計算を避けてください。可能な限り、ループの外側に定数式を移動し、値を事前に計算します。また、特定の基準が満たされたときに迅速に機能するように、早期のリターンと短絡条件を迅速に排除することを好みます。

• オーバーフロー/アンダーフローが懸念事項ではない算術操作には、未チェックブロックを使用してください。
• コールオーバーヘッドを排除するためのインラインスモール機能。
• require（）ステートメントを最小限のロジック内のループに置き換えます。

よくある質問

ガス価格とガス価格の違いは何ですか？

ガスとは、Ethereum Networkで操作を実行するために必要な計算単位を指します。 GWEIで示されるガス価格は、ユーザーがガス単位ごとにどれだけ喜んで支払うかです。総トランザクションコストは、ガスを使用した×ガス価格として計算されます。

ガス制限は私のスマートコントラクトの実行にどのように影響しますか？

ガス制限は、ユーザーがトランザクションに喜んで費やすガスの最大量です。トランザクションがこの制限を超えた場合、それは戻りますが、すでに消費されているガスは返金されません。適切なガス制限を設定すると、不必要な障害なしにスムーズな実行が保証されます。

契約でデータを削除するためのガス払い戻しを受けることはできますか？

はい、Ethereumは、 SelfDestruct OpCodeまたはクリアストレージエントリを介してデータを削除するための部分的なガス払い戻しを提供します。ただし、払い戻しは制限されており、ストレージの初期コストを完全に相殺しません。

新しい契約を展開するか、ガス効率のために既存の契約をアップグレードする方が良いですか？

プロキシパターンを使用して契約をアップグレードすると、委任コールによる追加のガスコストが導入される場合があります。新しい最適化された契約の展開は、複雑さと使用パターンに応じて、より効率的になる場合があります。