从零开始，以太坊智能合约开发实例详解

以太坊作为全球领先的区块链平台,其核心魅力在于智能合约——一种运行在区块链上、自动执行合约条款的计算机程序，它允许开发者在去中心化的环境中构建各种应用，如去中心化金融（DeFi）、非同质化代币（NFT）、去中心化自治组织（DAO）等，本文将通过一个简单而实用的实例，带您一步步了解以太坊智能合约的开发流程。

开发环境准备

在开始编写智能合约之前,我们需要准备以下开发环境：

1. Node.js 和 npm：JavaScript 运行时环境和包管理器，从 Node.js 官网 下载并安装 LTS 版本。
2. Truffle Suite：一套流行的以太坊开发框架，包括 Truffle（开发环境、测试框架和构建工具）、Ganache（个人区块链，用于本地测试）和 Drizzle（与前端交互的库）。
   • 安装：npm install -g truffle
3. MetaMask：一款浏览器插件钱包，用于与以太坊网络交互（测试网和主网），从 MetaMask 官网 下载并安装。
4. 代码编辑器：如 VS Code，并安装 Solidity 插件以提供语法高亮和智能提示。

智能合约实例：一个简单的投票合约

我们将开发一个简单的投票合约,允许创建投票提案，并对提案进行投票，合约功能包括：

• 创建者可以创建新的投票提案。
• 地址可以投票,且每个地址只能投一次票。
• 查询提案的描述、得票数以及投票状态。

创建项目结构

1. 创建一个新的项目文件夹,voting-dapp。
2. 在终端中进入该文件夹,并初始化 Truffle 项目：

   truffle init

   这会创建以下标准目录结构：

   • contracts/：存放 Solidity 智能合约文件。
   • migrations/：存放部署脚本文件。
   • test/：存放测试脚本文件。
   • truffle-config.js：Truffle 配置文件。

编写智能合约

1. 在 contracts 目录下创建一个新的 Solidity 文件，命名为 Voting.sol。
2. 编写合约代码：

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;
contract Voting {
    // 定义提案结构体
    struct Proposal {
        string description; // 描述
        uint voteCount;    // 得票数
    }
    // 存储提案的映射，键为提案名称，值为 Proposal 结构体
    mapping(string => Proposal) public proposals;
    // 存储已投票地址的集合，防止重复投票
    mapping(address => bool) public voters;
    // 提案名称数组
    string[] public proposalNames;
    // 投票是否已结束
    bool public votingEnded;
    // 事件：当新提案创建时触发
    event ProposalCreated(string proposalName);
    // 事件：当有人投票时触发
    event Voted(address voter, string proposalName);
    // 创建提案的函数，仅限合约创建者调用
    function createProposal(string memory _proposalName) public {
        require(!votingEnded, "Voting has ended");
        require(bytes(proposals[_proposalName].description).length == 0, "Proposal already exists");
        proposals[_proposalName] = Proposal({
            description: _proposalName,
            voteCount: 0
        });
        proposalNames.push(_proposalName);
        emit ProposalCreated(_proposalName);
    }
    // 投票函数
    function vote(string memory _proposalName) public {
        require(!votingEnded, "Voting has ended");
        require(bytes(proposals[_proposalName].description).length != 0, "Proposal does not exist");
        require(!voters[msg.sender], "You have already voted");
        voters[msg.sender] = true;
        proposals[_proposalName].voteCount  ;
        emit Voted(msg.sender, _proposalName);
    }
    // 结束投票函数，仅限合约创建者调用
    function endVoting() public {
        // 在实际应用中，可能需要添加更复杂的权限控制，比如只有特定角色可以结束投票
        // 这里为了简化，假设任何调用者都可以结束，或者可以添加一个owner变量
        require(!votingEnded, "Voting has already ended");
        votingEnded = true;
    }
    // 重新开始投票函数（可选）
    function restartVoting() public {
        // 同样，这里简化权限控制
        require(votingEnded, "Voting has not ended yet");
        for (uint i = 0; i < proposalNames.length; i  ) {
            proposals[proposalNames[i]].voteCount = 0;
        }
        delete voters;
        votingEnded = false;
    }
    // 获取所有提案名称
    function getProposalNames() public view returns (string[] memory) {
        return proposalNames;
    }
    // 获取特定提案的得票数
    function getVoteCount(string memory _proposalName) public view returns (uint) {
        return proposals[_proposalName].voteCount;
    }
}

代码解释：

• SPDX-License-Identifier 和 pragma solidity：Solidity 合约的标准开头，指定许可证和编译器版本。
• struct Proposal：定义提案的数据结构，包含描述和得票数。
• mapping(string => Proposal) public proposals：一个映射，用于通过提案名称快速查找提案信息。
• mapping(address => bool) public voters：一个映射，记录地址是否已投票，防止重复投票。
• string[] public proposalNames：存储所有提案名称的数组，方便遍历。
• bool public votingEnded：标记投票是否结束。
• event：定义事件，用于前端监听合约状态变化。
• createProposal：创建新提案，要求投票未结束且提案名称唯一。
• vote：为指定提案投票，要求投票未结束、提案存在且当前地址未投票。
• endVoting：结束投票，设置 votingEnded 为 true。
• restartVoting（可选）：重新开始投票，重置所有票数和投票记录。
• getProposalNames 和 getVoteCount：视图函数，用于查询提案信息，不消耗 gas。

编写部署脚本 (Migration Script)

Truffle 使用 migrations 目录下的脚本来部署合约。

1. 在 migrations 目录下创建一个新的文件，命名为 2_deploy_voting.js（数字前缀表示部署顺序）。

const Voting = artifacts.require("Voting");
module.exports = function(deployer) {
  // 部署 Voting 合约
  deployer.deploy(Voting);
};

编译与测试

1. 编译合约： 在终端中运行：

   truffle compile

   如果成功,build/contracts 目录下会生成 Voting.json 文件，这是合约的 ABI（应用程序二进制接口）和字节码。

   

2. 本地测试：

   • 启动 Ganache：打开 Ganache，选择 "QUICKSTART"（它会创建一个本地区块链，并提供 10 个测试账户，每个账户有 100 个 ETH）。
   • 配置 Truffle：打开 truffle-config.js，确保 networks 部分配置了 Ganache 的网络信息（默认情况下，Ganache 监听 HTTP://127.0.0.1:7545，端口可能需要根据 Ganache 启动信息调整）。

     // 示例配置，确保与 Ganache 一致
     module.exports = {
       networks: {
         development: {
           host: "127.0.0.1",
           port: 7545, // Ganache 默认端口
           network_id: "*", // 匹配任何网络 id
         },
       },
       compilers: {
         solc: {
           version: "0.8.0", // 必须与合约中 pragma solidity 版本匹配或兼容
         },
       },
     };

   • 运行迁移脚本：

     truffle migrate --network development

     这会执行 migrations 目录下的脚本，将合约部署到 Ganache 创建的本地区块链上，成功后，终端会显示合约的部署地址。

与合约交互

1. 使用 Truffle Console：

   truffle console --network development

   进入控制台后,可以与部署的合约实例交互：

   // 获取合约实例
   let votingInstance = await Voting.deployed();
   // 创建提案

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