Python為區(qū)塊鏈編寫智能合約第一步是怎樣的

在2019年，智能合約無疑是計算機編程中的新范式轉(zhuǎn)變。 本指南旨在成為創(chuàng)建在分散式區(qū)塊鏈中部署和運行的計算機程序的入門途徑。

一段歷史…早在1950年代，在計算的早期，如果您想編寫一段代碼來執(zhí)行一個簡單的求和運算（考慮到Motorola 6502 8位CPU），您將最終 像這樣：18 A9 01 69 02 85 31 F6

上面的十六進制數(shù)字表示CPU可以理解以執(zhí)行操作的機器語言。

CPU有一個“指令集”，這意味著每個數(shù)字都是一個導致處理器執(zhí)行操作的命令：加，減，除，乘，加載，存儲，跳轉(zhuǎn)等。

程序員需要記住操作代碼，從而記住哪個數(shù)字相當于哪個命令。效率不高。

很快，很明顯，需要一種更人性化的方法。 這是創(chuàng)建高級語言的運動的開始，高級語言看起來更像口頭語言。

因此，首先出現(xiàn)了被稱為助記符的東西：

CLC
LDA #$01
ADC #$02
STA $31F6

對于每個計算機操作代碼，現(xiàn)在都有一個相關(guān)的單詞或符號有助于理解。因此，CLC（清除進位）等于18、LDA（負載累加器）為A9、ADC（加進位）為69、STA（存儲累加器）為85。

這種編程方法被稱為匯編語言，它是簡化編程的第一步，使程序員擺脫了繁瑣的任務，例如記住數(shù)字代碼。

上面的程序清除進位，將值01加載到累加器中，將02加到累加器中，然后將結(jié)果數(shù)存儲在存儲器地址31F6中。 現(xiàn)在以一種更容易理解的方式供人類理解。

隨著時間的流逝，新的工具被創(chuàng)造出來以提高編程效率，因此開發(fā)環(huán)境發(fā)生了很大的變化。 高級語言一詞出現(xiàn)了。

這意味著編程語言的等級越高，它與人的口頭語言越相似。 同樣底層語言是更接近計算機指令集本身的語言。

與計算機語言的這種發(fā)展同時，在此過程中發(fā)生了一些范式轉(zhuǎn)換。

首先將計算機程序直接注入到內(nèi)存地址中，然后需要告知計算機程序?qū)㈤_始執(zhí)行的位置。 這是原始的機器語言計算機代碼，就像本文開頭顯示的那樣。

隨著助記符的出現(xiàn)，我們創(chuàng)建了所謂的匯編器-一款負責解碼人類可讀助記符，將其轉(zhuǎn)換為機器語言代碼，將其注入正確的內(nèi)存地址并告訴CPU啟動的軟件。

盡管這對編寫和調(diào)試軟件有很大幫助，但它仍然適得其反。 我們需要一種更簡單的編程方法。

“ BASIC”語言

初學者的通用符號指令代碼（BASIC）是發(fā)明于1964年的第一款高級，人性化的計算機語言，其目標是易于使用。

常見的BASIC程序如下所示：

10 A = 1
20 B = 2
30 SUM = A + B
40 PRINT(SUM)
RUN

在BASIC語言中，由序號（10，20，30，…）標識的每一行都存儲一個命令。 這些命令將依次運行，一次運行一次，然后下一次運行。

當用戶在計算機屏幕上鍵入命令RUN時，程序?qū)?zhí)行。 在這里，我們有了第一個編程范例轉(zhuǎn)變。

有一種叫做解釋器的東西，它的功能是將代碼的每一行實時轉(zhuǎn)換為機器語言的等效代碼，然后執(zhí)行它。

另外，請注意，命令現(xiàn)在由一個英語單詞（例如print）表示。CPU寄存器（例如累加器）和存儲器地址被變量替換。 這樣編程變得容易得多！

BASIC盡管是一種功能非常強大的高級語言，但執(zhí)行起來太慢，因為解釋器需要將所有內(nèi)容實時轉(zhuǎn)換為機器語言。

這需要解決。

編譯語言

再次發(fā)生了范式轉(zhuǎn)換，為我們帶來了當今我們所知的編譯語言。

編譯意味著我們現(xiàn)在在執(zhí)行計算機代碼方面又邁出了一步。編譯器是一款軟件，可以將高級語言編寫的程序轉(zhuǎn)換為完全機器語言，但不能實時轉(zhuǎn)換（例如BASIC）。

相反，用戶必須等待該過程完成。最后，當程序被轉(zhuǎn)換（編譯）并可以運行時，用戶要求啟動可執(zhí)行文件。

區(qū)別在于它的運行速度比舊的解釋程序要快得多-生產(chǎn)率更高且節(jié)省時間。另一個潛在的好處是可執(zhí)行文件無需源代碼即可共享，從而避免了版權(quán)問題。

這是一個新時代的曙光，許多編譯語言在生態(tài)系統(tǒng)中蓬勃發(fā)展。

一些示例：Ada，ALGOL，SMALL，Visual Basic，PureBasic，C，C ++，Objective-C，Swift，D，C＃（to bytecode），Java（to bytecode），CLEO，COBOL，Cobra，Crystal，eC，Eiffel， Sather，Ubercode，Erlang（to bytecode），F(xiàn)＃（to bytecode），F(xiàn)actor（更高版本），F(xiàn)orth，F(xiàn)ortran，Go，Haskell，Haxe（to bytecode或C ++），JOVIAL，Julia，LabVIEW，G，Lisp，Common Lisp ，Lush，Mercury，ML，Alice，OCaml，Nim（針對C，C ++或ObjecTIve-C），Open-URQ，Pascal，Object Pascal，Delphi，Modula-2，Modula-3，Oberon，PL / I，RPG ，Rust，Seed7，SPITBOL，Visual Foxpro，Visual Prolog，W，Zig以及許多其他許多…

軟件繼續(xù)發(fā)展。 并且，正如1960年代初期一些計算機科學家（即艾倫·凱和伊萬·薩瑟蘭德）所建議的那樣，實施了一種新的系統(tǒng)開發(fā)方法，以便計算機程序可以更好地代表我們的現(xiàn)實世界。

面向?qū)ο缶幊蹋∣OP）誕生了。另一個范式轉(zhuǎn)移。

現(xiàn)在，我們有了類和方法的概念：

class Math()
{
? ?method sum(op1, op2)
? ?{
? ? ? return op1+op2;
? ?}
? ?method subtract(op1, op2)
? ?{
? ? ? return op1-op2;
? ?}
? ?method mulTIply(op1, op2)
? ?{
? ? ? return op1 * op2;
? ?}
}
Main:?
Math myMath = new Math(); # InstanTIates an object of class Math.
Integer mySum = myMath.sum(1, 2); # Calls a method from Math class.
System.out.println(mySum); # Outputs the result.

盡管我們已經(jīng)看到了所有這些新的，豐富的，不同的軟件交付方法以及如何設計體系結(jié)構(gòu)，但還是有一樣：在將代碼編譯成機器語言后，它取決于特定的CPU。

換句話說，在IBM PC上創(chuàng)建的軟件將無法在Apple計算機上運行，因為每個人都有一個帶有不同指令集的不同處理器。

互操作性

另一個范式轉(zhuǎn)變?yōu)槲覀儙砹怂^的互操作語言，例如Java和.NET。

這背后的想法很簡單：創(chuàng)建一個中間（虛擬）指令集，并將程序的源代碼編譯為中間指令集。

然后，在每個計算機家族中，您將擁有一個特定的編譯器/解釋器，從這些中間指令到每個計算機品牌的特定指令集。一種“兩步編譯器”形式，可以共享一組通用指令。

這套中間指令集稱為字節(jié)碼。字節(jié)碼在JVM（Java虛擬機）或CLR（公共語言運行時）上運行。這樣就可以一次編寫一個程序，然后在任何地方運行它（這是Sun Microsystems for Java創(chuàng)建的口號）。

盡管在每個計算機都是孤立的世界中，計算機語言和軟件體系結(jié)構(gòu)的這種演變是有意義的，但我們很快就開始通過網(wǎng)絡連接設備。

網(wǎng)絡協(xié)議的誕生是為了允許機器之間通過電子通信通道進行通信。

1989年，TIm Berners-Lee發(fā)明了萬維網(wǎng)。 現(xiàn)在該軟件需要通過網(wǎng)絡分發(fā)，我們不知道連接了哪種類型的計算機。

創(chuàng)建了解決該問題的新標準，并將客戶端-服務器體系結(jié)構(gòu)引入了編程語言。這種方法認為計算機軟件現(xiàn)在將駐留在服務器上，該服務器將根據(jù)某些請求將信息傳遞給客戶端。

這種新的范式轉(zhuǎn)變完全改變了我們使用軟件和編程的方式。我們必須注冊在線托管服務才能發(fā)布我們的軟件。然后，將該軟件每天24小時上傳到服務器，以響應用戶的請求。

上面的段落描述了Internet和客戶端服務器軟件的最新時代。它完全改變了我們所知道的世界，并由此改變了我們生產(chǎn)，分發(fā)和使用計算機程序的方式。

盡管好處是毋庸置疑的，但它仍然是基于集中化的環(huán)境，容易受到攻擊，檢查和失敗的影響。 該軟件取決于服務器是否始終在線。

即使通過使用計算機網(wǎng)絡云解決了性能和可伸縮性問題，它仍然存在中間人的問題–中間人。

中介通常會給您帶來障礙，并給通用共享解決方案的用戶帶來麻煩。 這可以是高額費用，執(zhí)照，地區(qū)規(guī)則，政府審查制度的形式； 總會以某種方式傷害消費者。

為了一個自由的世界，越分散越好。盡管區(qū)塊鏈本身的成本和可擴展性仍然遠遠低于其對應的區(qū)塊鏈，但通常在出現(xiàn)破壞性技術(shù)時，消費者獲得解決方案的成本會急劇下降。

舉個例子，想想現(xiàn)在用比特幣給另一個國家的親戚匯款是多么便宜和容易。

新時代

我們正處于一個新時代的開始–分散式區(qū)塊鏈時代。 有人可能將其稱為Internet 3.0。

這是我們最近的模式轉(zhuǎn)變，隨著智能合約的出現(xiàn)，為我們帶來了一種創(chuàng)建計算機軟件的新方式。

智能合約是在分散環(huán)境中運行的程序。它們是破壞性技術(shù)，因為它們消除了某些現(xiàn)實世界過程中對中間人（中間人）的需求，從而使其更便宜，更易訪問且更高效。

適用于被智能合約取代的常見應用：保險，遺囑，定期付款時間表，醫(yī)療保健計劃，自動駕駛汽車經(jīng)濟，游戲，財產(chǎn)交換，資產(chǎn)代幣化，抵押，投票等。

發(fā)布智能合約時，其副本將駐留在世界各地的每個區(qū)塊鏈服務器上。而且正如程序員在引入面向?qū)ο蟮捏w系結(jié)構(gòu)時曾經(jīng)不得不改變他們創(chuàng)建軟件的方式一樣，我們現(xiàn)在必須再次適應這種新方法。

您將無法在智能合約中進行股票期權(quán)Black-Scholes公平價格計算，這不是要進行的事情。

結(jié)論

本文是該系列文章的第一部分，旨在通過一個完全在線的環(huán)境IDE，使用基于Python的語言來講解智能合約編程的基礎知識，該IDE允許在區(qū)塊鏈中編輯，測試，調(diào)試和運行智能合約。

在本系列的第二部分中，我們將針對那些已經(jīng)具有計算機編程經(jīng)驗但有逐步的簡單示例的用戶，開始一種務實的方法。

最后，您將能夠有能力對智能合約進行編碼。