智能合约调试指南

2023-11-08

不像你在其他地方看到的纸质合约，以太坊的智能合约是代码组成的，需要你以非常谨慎的态度去对待它。

（这是一件好事，想象下如果现实世界的合同需要编译的话会更清晰么？）

如果我们的合同没有被正确的编码出来, 我们的交易可能会失败，导致以太币的损失(以 gas 的形式)，更不用说浪费时间和精力。

幸运的是，Truffle (版本 4 以上) 内置了逐步调试的功能，所以一旦发生错误，你可以很快发现并修复它。

在本教程中,我们将在测试的区块链环境中部署一个基础的合同，并引入一些错误，通过 Truffle 内置调试器修复它们。

一个基础的智能合约

一个最基础的合同是一个简单的存储类型的智能合约。（这个例子改编自 Solidity documentation)

pragma solidity ^0.4.17;

contract SimpleStorage {
  uint myVariable;

  function set(uint x) public {
    myVariable = x;
  }

  function get() constant public returns (uint) {
    return myVariable;
  }
}

此合约做了两件事：

允许你设置一个变量（myVariable）为特定整数值。
允许你查询一个选定的值。

这不是一个非常有趣的合约，但是这不是重点。我们想看看出错后会发生什么当事情。

首先我们配置环境。

部署智能合约

mkdir simple-storage
cd simple-storage

2. 创建一个空的 Truffle 项目

truffle init

这个命令将创建目录，比如contracts/和migrations/,并生成一些文件用于帮助部署合约到区块链。

3.contracts/目录中有一个Store.sol文件。

pragma solidity ^0.4.17;
contract SimpleStorage {
  uint myVariable;
function set(uint x) public {
    myVariable = x;
  }
function get() constant public returns (uint) {
    return myVariable;
  }
}

这是我们需要调试的合约，详细的合约内容的解释超出了本教程的范围，注意我们有一个名为SimpleStorage的合约，里面有个数字类型的变量myVariable和两个函数set()和get()。第一个函数设置变量内容，第二个获取变量。

4. migrations/ 目录下，有个 2_deploy_contracts.js 文件。

var SimpleStorage = artifacts.require("SimpleStorage");
module.exports = function(deployer) {
  deployer.deploy(SimpleStorage);
};

这个文件是管理部署SimpleStorage合约的。

5. 在终端中，编译此合约

truffle compile

6. 再开一个终端，运行 truffle develop ，开启 truffle 内置的测试区块链，这样我们可以使用它来测试合约。

truffle develop

这个命令将出现提示符 truffle(develop)>，从现在开始，所有的命令都在此提示符下输入（特殊情况会说明）

7. 当开发控制台运行起来后，我们可以部署我们的合约了。

migrate

下面的相应有些类似，除了 id 不同。

Running migration: 1_initial_migration.js
   Replacing Migrations...
   ... 0xe4f911d95904c808a81f28de1e70a377968608348b627a66efa60077a900fb4c
   Migrations: 0x3ed10fd31b3fbb2c262e6ab074dd3c684b8aa06b
 Saving successful migration to network...
   ... 0x429a40ee574664a48753a33ea0c103fc78c5ca7750961d567d518ff7a31eefda
 Saving artifacts...
 Running migration: 2_deploy_contracts.js
   Replacing SimpleStorage...
   ... 0x6783341ba67d5c0415daa647513771f14cb8a3103cc5c15dab61e86a7ab0cfd2
   SimpleStorage: 0x377bbcae5327695b32a1784e0e13bedc8e078c9c
 Saving successful migration to network...
   ... 0x6e25158c01a403d33079db641cb4d46b6245fd2e9196093d9e5984e45d64a866
 Saving artifacts...

和基础的智能合约交互

智能合约通过truffle develop部署到了测试网络中，运行 console 而不是 Ganache，一个内置在 Truffle 的本地区块链。

在truffle develop运行的终端中，输入如下命令：

SimpleStorage.deployed().then(function(instance){return instance.get.call();}).then(function(value){return value.toNumber()});

这个命令找到 SimpleStorage 合约，然后调用get()命令，通常返回一个字符串并转化为数字。

myVariable被设置为 0，尽管我们还没给它赋值。这是因为 Solidity 数值型变量会自动被赋值为 0，不像其他语言会是NULL和undefined。

2. 现在我们运行一条交易命令，调用set()设置我们的变量为其他值。

SimpleStorage.deployed().then(function(instance){return instance.set(4);});

设置变量为 4，返回的信息包括交易（交易 id ，交易receipt 和一些交易的时间 log）

{ tx: '0x7f799ad56584199db36bd617b77cc1d825ff18714e80da9d2d5a0a9fff5b4d42',
   receipt:
{ transactionHash: '0x7f799ad56584199db36bd617b77cc1d825ff18714e80da9d2d5a0a9fff5b4d42',
  transactionIndex: 0,
  blockHash: '0x60adbf0523622dc1be52c627f37644ce0a343c8e7c8955b34c5a592da7d7c651',
  blockNumber: 5,
  gasUsed: 41577,
  cumulativeGasUsed: 41577,
  contractAddress: null,
  logs: [] },
   logs: [] }

最重要的是交易的 id (在这里是 tx 和 transactionHash)。我们需要赋值这个值用来调试。

3. 想验证值是否已经改变，运行get()

SimpleStorage.deployed().then(function(instance){return instance.get.call();}).then(function(value){return value.toNumber()});

输出

调试错误

上文展示了智能合约如何工作，现在我们引入一些错误到合约中。

针对如下几个错误

无限循环
无效错误检查
无错误，但是函数没有按预期执行

错误 #1: 无限循环

在以太坊区块链中，交易不能永远执行下去。

一个交易会一直执行到 gas 用尽。一旦发生这种情况，交易会返回out of gas错误。

因为 gas 是以以太币计费的，所以会造成真实的资产损失，所以修复这种错误迫在眉睫。

引入错误

在编辑器打开contracts/目录中的Store.sol
替换set()

function set(uint x) public {
  while(true) {
    myVariable = x;
  }
}

因为while(true)所以函数永远不会退出。

测试合约

Truffle 的开发终端不重启就可以重新部署合约。我们可以通过migrate一步编译和部署合约

Truffle 的开发终端中，更新合约

migrate --reset

2. 为了更好的捕获错误，我们打开第二个终端

truffle develop --log

然后回到之前的终端中

3. 现在我们可以运行交易了，运行set()命令

SimpleStorage.deployed().then(function(instance){return instance.set(4);});

捕获到错误

Error: VM Exception while processing transaction: out of gas

在 log 的终端中，我们可以看到更多信息

develop:testrpc eth_sendTransaction +0ms
 develop:testrpc  +1s
 develop:testrpc   Transaction: 0xe493340792ab92b95ac40e43dca6bc88fba7fd67191989d59ca30f79320e883f +2ms
 develop:testrpc   Gas usage: 4712388 +11ms
 develop:testrpc   Block Number: 6 +15ms
 develop:testrpc   Runtime Error: out of gas +0ms
 develop:testrpc  +16ms

通过这些信息，我们可以调试这个交易

调试错误

调出 debug 的命令是在 Truffle 开发终端输入debug <Transaction ID>或者直接在终端中输入truffle debug <Transaction ID>，现在让我们开始吧!

在 Truffle 开发终端中，复制粘贴交易 id 到 debug 命令后

debug 0xe493340792ab92b95ac40e43dca6bc88fba7fd67191989d59ca30f79320e883f

你将看到如下输出

Gathering transaction data...
Addresses affected:
     0x377bbcae5327695b32a1784e0e13bedc8e078c9c - SimpleStorage
Commands:
   (enter) last command entered (step next)
   (o) step over, (i) step into, (u) step out, (n) step next
   (;) step instruction, (p) print instruction, (h) print this help, (q) quit
Store.sol | 0x377bbcae5327695b32a1784e0e13bedc8e078c9c:
1: pragma solidity ^0.4.17;
   2:
   3: contract SimpleStorage {
      ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
debug(develop:0xe4933407...)>

这是个交互式命令行，你可以用列出的命令和程序交互

1. 最常用的命令是 `step next`，命令执行一次往下一行代码，快捷键是 `Enter` 或者 `n`
输出

 Store.sol | 0x377bbcae5327695b32a1784e0e13bedc8e078c9c:
    4:   uint myVariable;
    5:
    6: function set(uint x) public {
       ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

注意程序已经移动到了下一个命令，第六行中。
2. 键入回车

 Store.sol | 0x377bbcae5327695b32a1784e0e13bedc8e078c9c:

        5:
        6: function set(uint x) public {
        7:   while(true) {
        ^^^^^^^^^^^^

3. 不断按回车

 Store.sol | 0x377bbcae5327695b32a1784e0e13bedc8e078c9c:

        5:
        6: function set(uint x) public {
        7:   while(true) {
               ^^^^

        debug(develop:0xe4933407...)>

        Store.sol | 0x377bbcae5327695b32a1784e0e13bedc8e078c9c:

        5:
        6: function set(uint x) public {
        7:   while(true) {
         ^^^^^^^^^^^^

        debug(develop:0xe4933407...)>

        Store.sol | 0x377bbcae5327695b32a1784e0e13bedc8e078c9c:

        6: function set(uint x) public {
        7:   while(true) {
        8:     myVariable = x;
                        ^

        debug(develop:0xe4933407...)>

        Store.sol | 0x377bbcae5327695b32a1784e0e13bedc8e078c9c:

        6: function set(uint x) public {
        7:   while(true) {
        8:     myVariable = x;
           ^^^^^^^^^^

        debug(develop:0xe4933407...)>

        Store.sol | 0x377bbcae5327695b32a1784e0e13bedc8e078c9c:

        6: function set(uint x) public {
        7:   while(true) {
        8:     myVariable = x;
           ^^^^^^^^^^^^^^

        debug(develop:0xe4933407...)>

        Store.sol | 0x377bbcae5327695b32a1784e0e13bedc8e078c9c:

        5:
        6: function set(uint x) public {
        7:   while(true) {
         ^^^^^^^^^^^^

请注意，最终步骤会一直重复。事实上，按回车会永远重复那些交易(直到用完 gas )。而这会告诉你问题在哪里。

错误 #2: 无效错误检查

智能合约可以用 assert() 来保证必要特定条件会出现。这种和合约状态的冲突是不可调和的。
引入错误
现在我们来引入这个错误，看看调试器如何发现它。
1. 再次打开 `Store.sol`
2. 替换 `set()` 函数

 function set(uint x) public {
      assert(x == 0);
      myVariable = x;
    }

和前一个版本一样，只是多了 `assert()` 函数，保证 `x == 0`，如果我们设置 x 为其他值，我们就会发现错误。

测试合约
和之前一样，我们重置下合约
1. migrate --reset
2. SimpleStorage.deployed().then(function(instance){return instance.set(4);});
我们会看到如下错误

 Error: VM Exception while processing transaction: invalid opcode

调试错误
1. 复制交易 id 到 debug 命令下

debug 0xe493340792ab92b95ac40e43dca6bc88fba7fd67191989d59ca30f79320e883f

回到调试器

Store.sol | 0x377bbcae5327695b32a1784e0e13bedc8e078c9c:
1: pragma solidity ^0.4.17;
   2:
   3: contract SimpleStorage {
      ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
debug(develop:0xe4933407...)>

1. 键入回车

Store.sol | 0x377bbcae5327695b32a1784e0e13bedc8e078c9c:

    5:
    6:   function set(uint x) public {
    7:     assert(x == 0);
           ^^^^^^^^^^^^^^

    debug(develop:0x7e060037...)>

    Transaction halted with a RUNTIME ERROR.

    This is likely due to an intentional halting expression, like 
    assert(), require() or revert(). It can also be due to out-of-gas
    exceptions. Please inspect your transaction parameters and 
    contract code to determine the meaning of this error.

我们可以看到最后的事件中触发了错误.

错误 #3: 无错误，但是函数没有按预期执行

有时候，错误不一定是真正的错误，它在运行时间内不会引起问题，只是不会按预期执行。
举个例子，一个事件将会在变量是奇数的时候执行，而另一个事件在偶数的时候执行。如果我们调换了这个条件，让相反的事件执行了。它斌不会触发错误，然而，合约会不按照我们的预期执行下去。
我们再次用调试器来找出错误。
引入错误
1. 再次打开 `Store.sol`
2. 替换 `set()` 函数

 event Odd();

    event Even();

    function set(uint x) public {
      myVariable = x;
      if (x % 2 == 0) {
        Odd();
      } else {
        Even();
      }
    }

代码有两个假的事件，`Odd()` 和 `Even()` 是否执行取决于 x 是否能被 2 整除。
但是我们发现 x 能被 2 整除时， `Odd()` 事件触发了。
测试合约
1. migrate --reset
2. SimpleStorage.deployed().then(function(instance){return instance.set(4);});
没有错误产生，输出如下

{ tx: '0x7f799ad56584199db36bd617b77cc1d825ff18714e80da9d2d5a0a9fff5b4d42',
  receipt:
   { transactionHash: '0x7f799ad56584199db36bd617b77cc1d825ff18714e80da9d2d5a0a9fff5b4d42',
     transactionIndex: 0,
     blockHash: '0x08d7c35904e4a93298ed5be862227fcf18383fec374759202cf9e513b390956f',
     blockNumber: 5,
     gasUsed: 42404,
     cumulativeGasUsed: 42404,
     contractAddress: null,
     logs: [ [Object] ] },
  logs:
   [ { logIndex: 0,
       transactionIndex: 0,
       transactionHash: '0x7f799ad56584199db36bd617b77cc1d825ff18714e80da9d2d5a0a9fff5b4d42',
       blockHash: '0x08d7c35904e4a93298ed5be862227fcf18383fec374759202cf9e513b390956f',
       blockNumber: 5,
       address: '0x377bbcae5327695b32a1784e0e13bedc8e078c9c',
       type: 'mined',
       event: 'Odd',
       args: {} } ] }

logs 里面显示调用了 Odd 事件，这是不对的，我们的任务是找到这个事件为什么会被触发。
调试错误
1. 复制交易 id 到 debug 命令下

debug 0x7f799ad56584199db36bd617b77cc1d825ff18714e80da9d2d5a0a9fff5b4d42

2. 键入回车几次，最后我们将看到调用 Odd 事件的条件

Store.sol | 0x377bbcae5327695b32a1784e0e13bedc8e078c9c:
10:   function set(uint x) public {
11:     myVariable = x;
12:     if (x % 2 == 0) {
        ^^^^^^^^^^^^^^^^
debug(develop:0x7f799ad5...)>
Store.sol | 0x377bbcae5327695b32a1784e0e13bedc8e078c9c:
11:     myVariable = x;
12:     if (x % 2 == 0) {
13:       Odd();
          ^^^^^
debug(develop:0x7f799ad5...)>

错误找到了，这个条件导致了错误的事件调用。

结论

有了在 Truffle 中的调试能力，你可以编写更健壮的智能合约。

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