Como implementar estratégias de otimização de gás solidário – Cryptopolitan

A otimização do gás solidário é fundamental para o desenvolvimento de contratos inovadores na blockchain Ethereum. Gas refere-se ao esforço computacional necessário para executar operações dentro de um contrato inteligente. Como o gás se traduz diretamente em taxas de transação, otimizar o uso do gás é essencial para minimizar os custos e melhorar a eficiência geral dos contratos inteligentes.

Nesse contexto, Solidity, a linguagem de programação usada para contratos inteligentes da Ethereum, oferece várias técnicas e melhores práticas para otimização de gás. Essas técnicas envolvem considerar cuidadosamente o design do contrato, o armazenamento de dados e a execução do código para reduzir o consumo de gás.

Ao implementar estratégias de otimização de gás, os desenvolvedores podem melhorar significativamente o desempenho e a relação custo-benefício de seus contratos inteligentes. Isso pode envolver o uso de tipos de dados e estruturas de armazenamento apropriados, evitando cálculos desnecessários, alavancando padrões de design de contrato e empregando funções incorporadas especificamente projetadas para otimização de gás.

O que é Solidity?

Solidity é uma linguagem de programação orientada a objetos projetada explicitamente para criar contratos inteligentes em várias plataformas blockchain, sendo o Ethereum seu alvo principal. Christian Reitwiessner, Alex Beregszaszi e ex-colaboradores principais do Ethereum o desenvolveram. Os programas Solidity são executados na Máquina Virtual Ethereum (EVM).

Uma ferramenta popular para trabalhar com o Solidity é o Remix, um ambiente de desenvolvimento integrado (IDE) baseado em navegador da Web que permite aos desenvolvedores escrever, implantar e executar contratos inteligentes do Solidity. O Remix fornece uma interface amigável e recursos poderosos para testar e depurar o código do Solidity.

Um contrato Solidity combina código (funções) e dados (estado) armazenados em um endereço específico na blockchain Ethereum. Ele permite que os desenvolvedores criem arranjos para vários aplicativos, incluindo sistemas de votação, plataformas de crowdfunding, leilões cegos, carteiras multi-assinatura e muito mais.

A sintaxe e os recursos do Solidity são influenciados por linguagens de programação populares como JavaScript e C++, tornando-o relativamente acessível para desenvolvedores com experiência anterior em programação. Sua capacidade de impor regras e executar ações de forma autônoma, sem depender de intermediários, torna o Solidity uma linguagem poderosa para a construção de aplicativos descentralizados (DApps) em plataformas blockchain.

Exatamente o que são Gás e otimização de Gás no Solidity?

O gás é um conceito fundamental no Ethereum, servindo como unidade de medida para o esforço computacional necessário para realizar operações dentro da rede. Todo processo em um contrato inteligente do Solidity consome uma certa quantidade de gás, e o gás total consumido determina a taxa de transação paga pelo iniciador do contrato. A otimização de gás solidário envolve técnicas para reduzir o consumo de gás do código de contrato inteligente, tornando-o mais econômico de executar.

Ao otimizar o uso de gás, os desenvolvedores podem minimizar as taxas de transação, melhorar o desempenho do contrato e tornar seus aplicativos mais eficientes. As técnicas de otimização de gás no Solidity focam na redução da complexidade computacional, eliminando operações redundantes e otimizando o armazenamento de dados. Usar estruturas de dados com eficiência de gás, evitar cálculos desnecessários e otimizar loops e iterações são algumas estratégias para reduzir o consumo de gás.

Além disso, minimizar chamadas externas para outros contratos, utilizar padrões Solidity com eficiência de gás, como funções sem estado, e alavancar ferramentas de medição e perfil de gás permitem que os desenvolvedores otimizem um gás melhor.

É importante considerar os fatores de rede e plataforma que influenciam os custos de gás, como congestionamento e atualizações de plataforma, para adaptar as estratégias de otimização de gás de acordo.

A otimização do gás de solidez é um processo iterativo que requer análise, teste e refinamento cuidadosos. Ao empregar essas técnicas e práticas recomendadas, os desenvolvedores podem tornar seus contratos inteligentes do Solidity mais viáveis ​​economicamente, aprimorando a eficiência geral e o custo-benefício de seus aplicativos na rede Ethereum.

O que são taxas de gás criptográfico?

As taxas de gás criptográfico são taxas de transação específicas para blockchains de contratos inteligentes, sendo a Ethereum a plataforma pioneira a introduzir esse conceito. No entanto, hoje, muitos outros blockchains de camada 1, como Solana, Avalanche e Polkadot, também adotaram taxas de gás. Os usuários pagam essas taxas para compensar os validadores pela segurança da rede.

Os usuários recebem despesas estimadas de gás antes de confirmar as transações ao interagir com essas redes blockchain. Ao contrário das taxas de transação padrão, as taxas de gás são pagas usando a criptomoeda nativa do respectivo blockchain. Por exemplo, as taxas de gás Ethereum são liquidadas em ETH, enquanto a blockchain Solana requer o uso de tokens SOL para pagar pelas transações.

Seja enviando ETH para um amigo, criando um NFT ou usando serviços DeFi como trocas descentralizadas, os usuários são responsáveis ​​pelo pagamento das taxas de gás associadas. Essas taxas refletem o esforço computacional necessário para executar a operação desejada no blockchain e contribuem diretamente para incentivar os validadores por sua participação na rede e esforços de segurança.

Técnicas de otimização de gás de solidez

As técnicas de otimização do gás Solidity visam reduzir o consumo de gás do código de contrato inteligente escrito na linguagem de programação Solidity.

Ao empregar essas técnicas, os desenvolvedores podem minimizar os custos de transação, melhorar o desempenho do contrato e tornar seus aplicativos mais eficientes. Aqui estão algumas técnicas de otimização de gás comumente usadas no Solidity:

O mapeamento é mais barato que os arrays na maioria dos casos

O Solidity apresenta uma dinâmica emocionante entre mapeamentos e matrizes em relação à otimização de gás. Na Ethereum Virtual Machine (EVM), os mapeamentos geralmente são mais baratos que os arrays. Isso ocorre porque as coleções são armazenadas como alocações separadas na memória, enquanto os mapeamentos são armazenados com mais eficiência.

Arrays em Solidity podem ser empacotados, permitindo que elementos menores como uint8 sejam agrupados para otimizar o armazenamento. No entanto, os mapeamentos não podem ser carregados. Apesar das coletas potencialmente exigirem mais gás para operações como recuperação de comprimento ou análise de todos os elementos, elas fornecem mais flexibilidade em cenários específicos.

Nos casos em que você precisa acessar o comprimento de uma coleção ou iterar por todos os elementos, os arrays podem ser preferidos, mesmo que consumam mais gás. Por outro lado, os mapeamentos são excelentes em cenários em que são necessárias pesquisas diretas de valor-chave, pois fornecem armazenamento e recuperação eficientes.

Compreender a dinâmica do gás entre mapeamentos e matrizes no Solidity permite que os desenvolvedores tomem decisões informadas ao projetar contratos, equilibrando a otimização do gás com os requisitos específicos de seu caso de uso.

Empacote suas variáveis

No Ethereum, o custo do gás para uso de armazenamento é calculado com base no número de slots de armazenamento usados. Cada slot de armazenamento tem um tamanho de 256 bits, e o compilador e otimizador do Solidity lida automaticamente com o empacotamento de variáveis ​​nesses slots. Isso significa que você pode agrupar várias variáveis ​​em um único slot de armazenamento, otimizando o uso do armazenamento e reduzindo os custos de gás.

Para aproveitar o empacotamento, você deve declarar as variáveis ​​compactáveis ​​consecutivamente em seu código Solidity. O compilador e o otimizador tratarão automaticamente do arranjo dessas variáveis ​​dentro dos slots de armazenamento, garantindo a utilização eficiente do espaço.

Ao agrupar as variáveis, você pode minimizar o número de slots de armazenamento usados, resultando em menores custos de gás para operações de armazenamento em seus contratos inteligentes.

Compreender o conceito de embalagem e utilizá-lo de forma eficaz pode afetar significativamente a eficiência do gás do seu código Solidity. Ao maximizar a utilização de slots de armazenamento e minimizar os custos de gás para operações de armazenamento, você pode otimizar o desempenho e a economia de seus contratos inteligentes Ethereum.

Reduza chamadas externas

No Solidity, chamar um contrato externo incorre em uma quantidade significativa de gás. Para otimizar o consumo de gás, é recomendável consolidar a recuperação de dados chamando uma função que retorne todos os dados necessários, em vez de fazer chamadas separadas para cada elemento de dados.

Embora essa abordagem possa diferir das práticas de programação tradicionais em outras linguagens, ela se mostra altamente robusta no Solidity.

A eficiência do gás é aprimorada reduzindo o número de chamadas externas de contrato e recuperando vários pontos de dados em uma única chamada de função, resultando em contratos inteligentes econômicos e eficientes.

uint8 nem sempre é mais barato que uint256

A Ethereum Virtual Machine (EVM) processa dados em blocos de 32 bytes ou 256 bits por vez. Ao trabalhar com tipos de variáveis ​​menores como uint8, o EVM deve primeiro convertê-los para o tipo uint256 mais significativo para executar operações neles. Esse processo de conversão incorre em custos adicionais de gás, o que pode questionar o raciocínio por trás do uso de variáveis ​​menores.

A chave está no conceito de embalagem. No Solidity, você pode empacotar várias pequenas variáveis ​​em um único slot de armazenamento, otimizando o uso do armazenamento e reduzindo os custos de gás. No entanto, se você estiver definindo uma variável solitária que não pode ser compactada com outras, é melhor usar o tipo uint256 em vez de uint8.

O uso de uint256 para variáveis ​​autônomas ignora a necessidade de conversões caras no EVM. Embora inicialmente possa parecer contra-intuitivo, essa abordagem garante a eficiência do gás alinhando-se com os recursos de processamento do EVM. Também permite empacotamento e otimização mais fáceis ao agrupar várias variáveis ​​pequenas.

Entender esse aspecto do EVM e os benefícios de empacotar no Solidity capacita os desenvolvedores a tomar decisões informadas ao selecionar tipos de variáveis. Ao considerar os custos de gás das conversões e aproveitar as oportunidades de empacotamento, os desenvolvedores podem otimizar o consumo de gás e aumentar a eficiência de seus contratos inteligentes na rede Ethereum.

Use bytes32 em vez de string/bytes

No Solidity, quando você tiver dados que cabem em 32 bytes, é recomendável usar o tipo de dados bytes32 em vez de bytes ou strings. Isso ocorre porque variáveis ​​de tamanho fixo, como bytes32, são significativamente mais baratas em custos de gás do que tipos de tamanho variável.

Ao usar bytes32, você evita os custos adicionais de gás associados a tipos de tamanho variável, como bytes ou strings, que exigem armazenamento extra e operações computacionais. O Solidity trata variáveis ​​de tamanho fixo como um único slot de armazenamento, permitindo uma alocação de memória mais eficiente e reduzindo o consumo de gás.

A otimização dos custos de gás utilizando variáveis ​​de tamanho fixo é uma consideração importante ao projetar contratos inteligentes no Solidity. Ao escolher os tipos de dados apropriados com base no tamanho dos dados com os quais você está trabalhando, você pode minimizar o uso de gás e melhorar o custo-benefício e a eficiência geral de seus contratos.

Use modificadores de função externa

No Solidity, quando você define uma função pública que pode ser chamada de fora do contrato, os parâmetros de entrada dessa função são automaticamente copiados para a memória e incorrem em custos de gás.

No entanto, se o processo for chamado externamente, é importante marcá-lo como “externo” no código. Ao fazer isso, os parâmetros da função não são copiados para a memória, mas são lidos diretamente dos dados da chamada.

Essa distinção é significativa porque, se sua função tiver grandes parâmetros de entrada, marcá-la como “externa” pode economizar bastante combustível. Ao evitar copiar os parâmetros para a memória, você pode otimizar o consumo de gás de seus contratos inteligentes.

Essa técnica de otimização é útil em cenários em que a função deve ser chamada externamente, como ao interagir com o contrato de outro contrato ou aplicativo externo. Esses pequenos ajustes no código do Solidity podem resultar em economia de gás perceptível, tornando seus arranjos mais econômicos e eficientes.

Use a regra do curto-circuito a seu favor

No Solidity, ao usar operadores disjuntivos e conjuntivos em seu código, a ordem em que você coloca as funções pode afetar o uso de gás. Ao entender como esses operadores funcionam, você pode otimizar o consumo de gás.

Ao usar a disjunção, o uso de gás é reduzido porque se a primeira função for avaliada como verdadeira, a segunda função não será executada. Isso economiza gás, evitando cálculos desnecessários. Por outro lado, em conjunto, se a primeira função for avaliada como falsa, a segunda função será totalmente ignorada, otimizando ainda mais o uso do gás.

Para minimizar os custos de gás, recomenda-se ordenar as funções corretamente, colocando a função com maior probabilidade de sucesso primeiro na operação ou a peça com maior probabilidade de falha. Isso reduz as chances de ter que avaliar a segunda função e resulta em economia de gás.

No Solidity, várias pequenas variáveis ​​podem ser compactadas em slots de armazenamento, otimizando o uso do armazenamento. No entanto, se você tiver uma única variável que não pode ser consolidada com outras, é melhor usar uint256 em vez de uint8. Isso garante a eficiência do gás, alinhando-se com os recursos de processamento da máquina virtual Ethereum.

Conclusão

Solidity é altamente eficaz para alcançar transações econômicas ao interagir com contratos externos. Isso pode ser feito utilizando a regra de curto-circuito, compactando várias pequenas variáveis ​​em slots de armazenamento e consolidando a recuperação de dados chamando uma única função que retorna todos os dados necessários.

Os bancos centrais também podem usar técnicas de otimização de gás para minimizar os custos de transação e melhorar o desempenho geral dos contratos inteligentes. Ao prestar atenção às estratégias de otimização de gás específicas para o Solidity, os desenvolvedores podem garantir a execução eficiente e econômica de suas interações contratuais inovadoras. Com consideração cuidadosa e implementação dessas técnicas, os usuários podem se beneficiar do uso otimizado de gás e transações bem-sucedidas.

A otimização do consumo de gás no Solidity é fundamental para obter transações econômicas e interações contratuais inovadoras. Ao utilizar a regra de curto-circuito, agrupar várias pequenas variáveis ​​em slots de armazenamento e consolidar a recuperação de dados com chamadas de função única, os usuários podem usar técnicas de otimização de gás que garantem a execução eficiente e econômica de seus contratos.

Os bancos centrais também podem se beneficiar dessas estratégias para minimizar os custos de transação e melhorar o desempenho de seus contratos inteligentes. Os desenvolvedores podem garantir o uso otimizado de gás e transações bem-sucedidas considerando essas estratégias específicas para o Solidity.