Mapping 数据结构 | 用 Rust 写智能合约（二）

在上一篇中，我们讲到了如下知识点：

• 什么是WASM合约
• 标准ink!合约模板
• 用ink!实现值的读取

今天我们来讲讲用Mapping的方式进行值的存储与读取。

不过，我们这次不基于Substrate，而是基于FISCO BCOS新推出Liquid智能合约——Liquid智能合约同样也是基于RUST与WASM。

1 Liquid 环境配置

如下内容来自官方文档：

https://liquid-doc.readthedocs.io/zh_CN/latest/docs/quickstart/prerequisite.html

部署 Rust 编译环境

Liquid 智能合约的构建过程主要依赖 Rust 语言编译器rustc及代码组织管理工具cargo，且均要求版本号大于或等与 1.50.0。如果此前从未安装过rustc及cargo，可参考下列步骤进行安装：

• 对于 Mac 或 Linux 用户，请在终端中执行以下命令；

  # 此命令将会自动安装 rustup，rustup 会自动安装 rustc 及 cargo
  curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh
  

• 对于 32 位 Windows 用户，请从此处下载安装 32 位版本安装程序。

• 对于 64 位 Windows 用户，请从此处下载安装 64 位版本安装程序。

如果此前安装过rustc及cargo，但是未能最低版本要求，则可在终端中执行以下命令进行更新：

rustup update

安装完毕后，分别执行以下命令验证已安装正确版本的 rustc 及 cargo：

rustc --version
cargo --version

此外需要安装以下工具链组件：

rustup toolchain install nightly
rustup target add wasm32-unknown-unknown --toolchain stable
rustup target add wasm32-unknown-unknown --toolchain nightly
rustup component add rust-src --toolchain stable
rustup component add rust-src --toolchain nightly

构建 Liquid 智能合约的过程中需要下载大量第三方依赖，若当前网络无法正常访问 crates.io 官方镜像源，则按照以下步骤为 cargo 更换镜像源：

# 编辑cargo配置文件，若没有则新建
vim $HOME/.cargo/config

并在配置文件中添加以下内容：

[source.crates-io]
registry = "https://github.com/rust-lang/crates.io-index"
replace-with = 'ustc'
[source.ustc]
registry = "git://mirrors.ustc.edu.cn/crates.io-index"

最关键的是要安装cargo-liquid：

cargo install --git https://gitee.com/WeBankBlockchain/cargo-liquid --tag v1.0.0-rc1 --force

2 创建一个 liquid 项目

执行如下命令：

cargo liquid new map_storer

创建完成后进入文件夹：

cd map_storer

3 替换代码

将lib.rs内容用如下代码替换：

#![cfg_attr(not(feature = "std"), no_std)]

use liquid::storage;
use liquid_lang as liquid;

#[liquid::contract]
mod map_storer {
    use super::*;

    /// Defines the state variables of your contract.
    #[liquid(storage)]
    struct MapStorer {
        my_number_map: storage::Mapping<address, u32>,
    }

    /// Defines the methods of your contract.
    #[liquid(methods)]
    impl MapStorer {
        /// Defines the constructor which will be executed automatically when the contract is
        /// under deploying. Usually constructor is used to initialize state variables.
        /// 
        /// # Note
        /// 1. The name of constructor must be `new`;
        /// 2. The receiver of constructor must be `&mut self`;
        /// 3. The visibility of constructor must be `pub`.
        /// 4. The constructor should return nothing.
        /// 5. If you forget to initialize state variables, you 
        ///    will be trapped in an runtime-error for attempting 
        ///    to visit uninitialized storage.
        /// Constructor that initializes the `my number map` Hashmap
        pub fn new(&mut self) {
            self.my_number_map.initialize();
        }
        // Get the value for a given addr
        pub fn get(&self, of: address) -> u32 {
            self.my_number_or_zero(&of)
        }

        // Set the value for a given addr
        pub fn store(&mut self, payload: u32, of: address) {
            self.my_number_map.insert(&of, payload);
        }

        // Get the value for the calling addr
        pub fn get_my_number(&self) -> u32 {
            let caller = self.env().get_caller();
            self.my_number_or_zero(&caller)
        }

        // Returns the number for an addr or 0 if it is not set.
        fn my_number_or_zero(&self, of: &address) -> u32 {
            let value = self.my_number_map.get(of).unwrap_or(&0);
            *value
        }
    }

    /// Unit tests in Rust are normally defined within such a `#[cfg(test)]`
    /// module and test functions are marked with a `#[test]` attribute.
    /// The below code is technically just normal Rust code.
    #[cfg(test)]
    mod tests {
        /// Imports all the definitions from the outer scope so we can use them here.
        use super::*;
    }
}

4 测试与编译

cargo +nightly test
cargo +nightly liquid build

ABI 和 Solidity ABI 保持一致！这点很好：

5.1 安装 FISCO BCOS 区块链liquid分支

当前，FISCO BCOS 对 Wasm 虚拟机的支持尚未合入主干版本，仅开放了实验版本的源代码及可执行二进制文件供开发者体验，因此需要按照以下步骤手动搭建 FISCO BCOS 区块链：

1. 根据依赖项说明中的要求安装依赖项；

2. 下载实验版本的建链工具 build_chain.sh：

   cd ~ && mkdir -p fisco && cd fisco
   curl -#LO https://gitee.com/WeBankBlockchain/liquid/attach_files/651253/download/build_chain.sh && chmod u+x build_chain.sh
   

3. 使用 build_chain.sh 在本地搭建一条单群组 1 节点的 FISCO BCOS 区块链并运行。更多 build_chain.sh 的使用方法可参考其使用文档：

   **注：**可通过把build_chain.sh中令Download_link=cdn_download_link来提速

   

   bash build_chain.sh -l 127.0.0.1:1 -p 30300,20200,8545
   bash nodes/127.0.0.1/start_all.sh
   

   

5.2 部署 Node.js SDK

由于 Liquid 当前暂为实验项目，因此目前仅有 FISCO BCOS Node.js SDK 提供的 CLI 工具能够部署及调用 Liquid 智能合约。Node.js SDK 部署方式可参考其官方文档。但需要注意的是，Liquid 智能合约相关的功能目前同样未合入 Node.js SDK 的主干版本。因此当从 GitHub 克隆了 Node.js SDK 的源代码后，需要先手动切换至liquid分支并随后安装SCALE编解码器：

git clone https://gitee.com/FISCO-BCOS/nodejs-sdk.git
cd nodejs-sdk && git checkout liquid 
npm install 
cd packages/cli/scale_codec && npm install

返回cli目录：

cd ..

将证书文件复制到cli/conf/authentication文件夹中：

cp ~/fisco/nodes/127.0.0.1/sdk/* ./ # 根据实际地址调整

测试SDK连通性：

./cli.js exec getBlockNumber

5.3 将合约部署至区块链

使用 Node.js SDK CLI 工具提供的deploy子命令，我们可以将 Hello World 合约构建生成的 Wasm 格式字节码部署至真实的区块链上，deploy子命令的使用说明如下：

cli.js exec deploy <contract> [parameters..]

Deploy a contract written in Solidity or Liquid

Positionals:
  contract    The path of the contract                       [string] [required]
  parameters  The parameters(split by space) of constructor
                                                           [array] [default: []]

Options:
  --version   Show version number                                      [boolean]
  --abi, -a   The path of the corresponding ABI file                    [string]
  --who, -w   Who will do this operation                                [string]
  -h, --help  Show help                                                [boolean]

/cli.js exec deploy /Users/liaohua/substrate/contracts/liquid/map_storer/target/map_storer.wasm --abi /Users/liaohua/substrate/contracts/liquid/map_storer/target/map_storer.abi

部署成功后，返回如下形式的结果，其中包含状态码、合约地址及交易哈希：

{
    "status": "0x0",
    "contractAddress": "0x039ced1cd5bea5ace04de8e74c66e312ba4a48af",
    "transactionHash": "0xf84811a5c7a5d3a4452a65e6929a49e69d9a55a0f03b5a03a3e8956f80e9ff41"
}

5.4 调用

使用 Node.js SDK CLI 工具提供的call子命令，我们可以调用已被部署到链上的智能合约，call子命令的使用方式如下：

cli.js exec call <contractName> <contractAddress> <function> [parameters..]

Call a contract by a function and parameters

Positionals:
  contractName     The name of a contract                    [string] [required]
  contractAddress  20 Bytes - The address of a contract      [string] [required]
  function         The function of a contract                [string] [required]
  parameters       The parameters(split by space) of a function
                                                           [array] [default: []]

Options:
  --version   Show version number                                      [boolean]
  --who, -w   Who will do this operation                                [string]
  -h, --help  Show help                                                [boolean]

先调用get_my_number函数，这个参数无需输入值：

./cli.js exec call map_storer 0xf5736213670d32f63b1a598e55753014f710344e get_my_number

再调用store函数，对地址0x039ced1cd5bea5ace04de8e74c66e312ba4a48af进行存值：

./cli.js exec call map_storer 0xf5736213670d32f63b1a598e55753014f710344e store 300 0x039ced1cd5bea5ace04de8e74c66e312ba4a48af

调用get函数，对上述地址进行取值：

./cli.js exec call map_storer 0xf5736213670d32f63b1a598e55753014f710344e get 0x039ced1cd5bea5ace04de8e74c66e312ba4a48af

6 源码解读

6.1 Mapping 类型

相对于上一篇的代码，本篇中的代码引入了新的类型——Mapping。

Mapping是一种很有用的类型，我们在Solidity合约中同样能见到它的身影：

mapping(address=>bool) isStake;

在liquid智能合约中，我们这样定义一个Mapping：

my_number_map: storage::Mapping<address, u32>,

Mapping变量的get操作：

let value = self.my_number_map.get(of).unwrap_or(&0);

Mapping变量的insert操作：

self.my_number_map.insert(&of, payload);

6.2 获取当前合约调用者

let caller = self.env().get_caller();

6.3 unwrap_or

unwrap_or是Rust错误捕捉方式的一种：

fn unwrap_or<T>(option: Option<T>, default: T) -> T {
    match option {
        None => default,
        Some(value) => value,
    }
}

unwrap_or提供了一个默认值default，当值为None时返回default。

因此，如下语句中，当of对应的值不存在时，便会返回0：

let value = self.my_number_map.get(of).unwrap_or(&0);