📜 [專欄新文章] 2021 區塊鏈開發入門
✍️ Johnson Chen
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在我大學的時候，除了學習網頁前端之外，因為課程報告的需要接觸到以太坊(Ethereum)，於是開始學寫智能合約，包括它使用的程式語言 solidity。

工作以後鮮少再碰以太坊的相關技術，直到最近想重新把以太坊學起來，故而決定寫這篇文章，讓初次接觸區塊鏈與智能合約的人更好地進入開發者的世界。這篇文章不只面向開發者，同時也希望能夠給對區塊鏈有興趣的人，指引一條清晰的學習路線。

關於區塊鏈

區塊鏈會被廣為人知，無非是因為虛擬貨幣的出現，而虛擬貨幣的鼻祖就是比特幣。在比特幣出現以前，沒有一個能夠在全球網路上通用的數位貨幣；在比特幣出現之後，才真的實現了數位化的貨幣，能夠在全球網路上流通。

這樣的技術性突破，blockchain 的名字從比特幣白皮書中被萃取出來，而這項技術也被更多人拿去做研發以及創新。

區塊鏈這項技術的特性可以簡單概括為兩點：去中心化(decentralized)與不可竄改(immutable)。去中心化有程度上的差別，在公共網路上由世界各地的節點共同維護的區塊鏈，去中心化程度較高；相較之下，私人企業開發由特定節點來驗證交易的區塊鏈，去中心化程度較低。

為什麼是以太坊？

這年頭區塊鏈三個字大行其道，大部分都是為區塊鏈而區塊鏈的商業炒作。容許我獨斷地說，以太坊才是區塊鏈應用的大門。

以太坊由全球最大的區塊鏈社群組成，提供一個去中心化的虛擬機器（Ethereum Virtual Machine）來處理「智能合約」，它是一個公共的區塊鏈平台，逛逛以太坊的官網吧！

智能合約

在以太坊區塊鏈中有所謂的智能合約，智能合約能夠部屬到以太坊區塊鏈上，合約即程式碼，放到區塊鏈上就不能再更新，只能執行合約上的程式，持有以太幣的人能夠與合約進行交易。把智能合約想像成是一台自動販賣機，把錢(以太幣)投進去，飲料會掉出來(合約上的程式會被執行)。

在現實生活中，簽訂合約的雙方認為合約有效而且可以被信任，是因為有國家法律來保障，違反合約可能會受到法律制裁；而用以太幣與智能合約互動，認為智能合約可以被信任，是因為智能合約的不可竄改性 — 以太坊虛擬機會毫無偏袒、完全中立、冰冷不帶任何感情地執行智能合約上已經寫好的程式碼。

建立在智能合約之上的虛擬貨幣

事實上，以太坊擴大了區塊鏈這項技術的應用層面。回頭想想，比特幣來自區塊鏈技術，某個人若想打造一款同比特幣一樣的虛擬貨幣，就得模仿比特幣去建造一個自己的虛擬貨幣區塊鏈，一個區塊鏈網路要能夠有效運作並非易事，還需要節點、需要靠人挖礦去驗證交易。此時，若使用以太坊的智能合約，撰寫虛擬貨幣需要的程式碼，將合約部屬到以太坊區塊鏈上，叮咚！他就可以發行自己的虛擬貨幣，根本不必再去建造底層的區塊鏈，也不用想挖不挖礦了。

此時會發現以太坊就像是一個區塊鏈平台，你不需要親手打造區塊鏈網路，即可享有區塊鏈去中心化與不可竄改的特性。與其他智能合約的開發者共同使用以太坊虛擬機 EVM(Ethereum Virtual Machine)，在 EVM 上部屬無上限個智能合約。

以太坊是一項基礎建設，底層區塊鏈幫你架設好，開發者便有更多時間去發想應用到網頁、手機、或物連網設備上，以下是一段簡單的智能合約，該合約創造了一個虛擬貨幣簡稱 MAT…

直接進入開發領域 — 線上編輯器 Remix

Remix 是開發智能合約的線上編輯器，進入Remix官網，點選 Create New File 以後，把上方程式碼複製貼上。在左側欄位中有 solidity compiler 的選項，確認一下左側欄第一列顯示的版本，調成 0.7.0 (上方程式碼使用的版本)，就可以按下下方 compile 的按鈕，將智能合約「編譯」成 bytecode（給機器讀的語言）。

接著我們要部屬合約到區塊鏈上，首先到左側欄位點選 DEPLOY & RUN TRANSACTIONS 的選項，可以看到環境是 javascript VM，這是指現在要部屬到的測試用虛擬機。按下下方的按鈕 Deploy 即可將合約「部屬」到 javascript VM 上。成功部屬後，你會發現 ACCOUNT 所持有的以太幣，從 100 變成 99.9999…，我們得知部屬智能合約需要花費一點點以太幣。

左側下方會有 Deployed Contracts，點開來就會列出合約上可供呼叫的函式，點那些函式就能與剛剛部屬上去的智能合約進行互動了。

有些函式呼叫會引發交易，所以需要以太幣，有些則不用。在 ACCOUNT 的地方可以展開來，它提供許多的地址 (address)，也就是錢包，每個錢包裡面預設給你 100 顆以太幣，試著用那些地址去操作智能合約，你就能慢慢體會什麼是建立在以太坊之上的虛擬貨幣了。

真正的開發者世界

實際上開發智能合約只能算是以太坊開發的其中一部分，其他包括以太坊區塊鏈擴容方案、節點驗證等等又是另一個開發領域了，那部份我就沒有研究太多。而智能合約的開發是比較接近應用層面的，透過網頁前端或手機應用程式，與智能合約進行互動，稱作 Dapp(Decentralized App) 的開發，也象徵著網際網路走向 web3.0 的時代。

學習 solidity 語言，除了看硬生生的官方文件之外，我推薦去玩cryptozombies，我本身就是從這款網頁遊戲中學習這門語言，聽說是連小孩子都能輕易學習的教材。

除了學 solidity 之外，網路上還有很多方便的開發工具，開發者主要是運用這些工具做測試、自動化部屬、串接前端等等。許多網路上的教學文章會使用 Truffle + Ganache + web3.js 來建置開發環境。但我在這裡推薦另一款開發環境的架構，如果是新手直接從 hardhat 開始也是非常適合的，hardhat 的教學文章寫得清楚完整，本篇文章使用的程式碼也是從 hardhat-hackathon-boilerplate 這個專案而來。hardhat 使用的開發環境是 Waffle + Hardhat + ethers，它幫你把開發環境處理的簡單又舒服，讓開發者可以專注在開發智能合約上。

OpenZeppelin 是很有名的智能合約套件庫，開發時可以引入它的智能合約。智能合約很講究安全性，稍微沒寫好就可能被駭客鑽漏洞，虛擬貨幣就被盜走了！OpenZeppelin 提供的 SafeMath 很常被引入到專案，對新手來說看 OpenZeppelin 的合約也是很好的學習管道。此外，官方也建了一個學習網站ethernaut，主要在教導如何寫出安全性夠強的智能合約，可惜網站在我寫這篇文章的時間一直處於維修不能用的狀態。

最後再介紹一款實際上線的智能合約專案：Argent。它是一款運用智能合約來做虛擬貨幣錢包的公司，除了使用他們的錢包之外，也可以看看他們的智能合約是怎麼寫的，感受一下專業的程式碼架構與寫法。

小結

這篇文章希望能幫助到想了解區塊鏈這項技術的人，同時也想呈現一個智能合約的開發生態系，你大可以不必花太多力氣去了解密碼學、挖礦、節點、共識機制等等五花八門的專有名詞；反之，你可以專注在智能合約的開發，或回到本質去思考去中心化的用意、以及為什麼不可竄改的特性那麼重要。

智能合約除了做虛擬貨幣之外，也能夠做投票系統，原本以貨幣為起始點的區塊鏈技術，是智能合約的出現擴大了區塊鏈更具彈性的用途，這圈子需要更多的開發者來探勘這片新大陸。

尤其鼓勵人文社會科學的人才，無論是哲學、政治、經濟、法律或社會等各方領域，試著撇開人工智慧將主導未來社會的發展路線，與之截然不同的另一種形式：人類社會能否依靠科技的力量，促成彼此之間的合作，創造更有效率的市場、更公平的治理方式？

延伸閱讀：激進市場（Radical Markets: Uprooting Capitalism and Democracy for a Just Society）

2021 區塊鏈開發入門 was originally published in Taipei Ethereum Meetup on Medium, where people are continuing the conversation by highlighting and responding to this story.

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[#線上工具] Closure Compiler
Javascript 的壓縮器 Closure Compiler，除了可將 Javascript 進行壓縮外降低網站流量消耗，還會進行優化與檢測程式中，是否有出錯或問題，並協助改善程式碼，減少bug的發生，而Closure Tools除了有線上版外，也可安裝在自己的主機中

連結：http://closure-compiler.appspot.com/

更多好料的設計相關資源：https://goo.gl/Jmgmcj

[好站分享] GitHub 上的瘋狂 C++ 相關資源清單：Awesome-C++

逛國外網站這麼久，很少碰到有資源齊全到讓我倒抽一口涼氣的...這個作者對 C++ 很有愛啊～～

Awesome-C++，是掛在 GitHub 上的一個 C++ 資源清單。收集了 C++ 相關的函式庫、軟體、書籍、文章...還推薦作者覺得也不錯的其它清單。連結如下：

https://github.com/fffaraz/awesome-cpp

一旦點進去，你會被裡面滿滿的超鏈結，把你的腎上腺素濃度打到最高... XD。如果您平常工作與 C++ 相關，您絕對不能錯過這份清單。我簡單列出一下這份清單有什麼：

(以下文長，是寫給英文苦手的讀者看的。英文沒啥問題的朋友，建議直接看原文即可）

一、函式庫與框架

* 標準函式庫（Standard Libraries）：
C++ 原生函式庫、POSIX、ISO、GNU 各家出品的標準函式庫都有。

* 程式框架（Frameworks）
「框架」比「函式庫」規格大一點。一般來說，「函式庫」幫你把常用的程式寫好，你只要叫用就好了，是一種幫助你加速完工、但並沒帶來任何新功能的一堆程式碼。「框架」則是替原始 C++ 帶來一些令人驚艷的新功能。不過這種分法，並非絕對的。

* 人工智慧（Artificial Intelligence, AI）相關框架與函式庫
想要催得動這一坨東西，得有點 AI 背景。否則你可能不知道函式庫提供給你「深先搜尋（Depth-first Search）」與「廣先搜尋（Width-first Search）」這些函數怎麼讓那堆冷冰冰的硬體多一點智慧。

* 非同步呼叫所使用的事件佇列（Asynchronous Event Loop）
一般來說，一個程式呼叫另一個程式，「叫人的」得等「被叫的」把事情做完，才能繼續進行下一步。就像一個經理眼睛盯著新手做事、沒辦法回到辦公桌做自己的事一樣，這種模式叫「同步呼叫（Synchronous Call）」。比較好的作法，是你交代完新手該做什麼，就離開回去做自己的事，等新手做完了，再來報告說「我做完了」，這種模式叫「非同步呼叫（Asynchronous Call）」。不過要能做到「非同步」，「叫人者」與「被叫者」之間，得有「事件（Event）」這個機制，讓兩者互相溝通該做的事，以及是否完工。此處提供的，都是讓 C++ 能達成「非同步」機制的函式庫或框架。

* 音效（Audio）相關框架或函式庫
這裡放的，都是讓你的 C++ 能做到讀取音效檔（如：mp3），並用程式碼對該檔進行剪輯、混音...等動作的函式庫或框架。

* 生物（Biology）相關框架或函式庫
這邊的函式庫，可以讓您用 C++ 比對兩條 DNA 序列相似度有多高，或者從一大堆不同樣本的 DNA 中，找出哪條 DNA 與哪條可能有親緣關係...等。

* 命令列（Command Line Interface, CLI）相關框架或函式庫
用這邊的函式庫，可以讓您在命令列跑出一些令人驚艷的效果。如 NCurses 就是一套能在命令列之下，用文字盡量模擬出下拉式選單、按鈕...圖形界面的感覺。

* 壓縮（Compression）相關函式庫
讓您不必瞭解檔案壓縮原理，會叫用相關函數就能做到檔案壓縮。

* 平行處理（Concurrency）相關函式庫
讓 C++ 也能輕易做到同時處理多件事情的函式庫。

* 資料結構相關函式庫（Containers）
提供資料結構內的 B-Tree 與 Hashmaps 等架構，讓 C++ 輕鬆取用。

* 加密（Cryptography）相關函式庫
提供加密解密相關函數。

* 資料庫（Database）相關函式庫
讓 C++ 可以用幾道命令，輕鬆接取 MySQL、MongoDB...等知名資料庫內的資料。

* 除錯、測試、效能（Debug）相關函式庫
雖然原文只用了「Debug」這樣的簡單字眼，但這一區的函式庫包含「單元測試（Unit Test）」、「效能測試（Benchmark）」、「記憶體用量追蹤（Memory Tracking）」等功能的函數。讓您的程式在還沒跑之前，就接受嚴格檢驗，降低發生錯誤的機會。

* 遊戲引擎（Game Engine）
提供一些函數，讓您輕鬆讀入 3D 建模軟體（如：Maya, 3D Studio...）做出來的模型與動畫。並在程式內特定事件（如：碰撞）發生時播放。也提供打光（Shading）、物理函數（如：彈跳、碰撞）...等方便的程式供您取用。這些東西讓您在寫遊戲時，能以更快的效率產出結果。

* 圖形界面（Graphical User Interface, GUI）
讓您用 C++ 建立漂亮的視窗、對話框、核取框、下拉式功能表...等圖形界面。

* 圖形（Graphics）相關函式庫
這部分多與遊戲引擎搭配，提供 2D 圖形處理或 3D 光跡追蹤（Rendering）等「外觀美化」的函數。讓您的遊戲角色或場景，看起來更栩栩如生。

* 影像處理（Image Processing）相關函式庫
包含讀入/繪出各式圖檔（PNG、JPG、GIF...）、光學字元辨識、電腦視覺、讀入/播放各式影片（MP4...）等函數。

* 國際化（Internationalization）相關函式庫
讓您用 C++ 寫出來的程式，可以輕易支援各國語言（當然，各國語言要事先請翻譯社先翻好，這邊只是提供語系切換的機制）。

* 行程間通訊（Inter-Process Communication, IPC）相關函式庫
兩個跑起來的獨立程式（如：兩個執行檔）想在執行過程中交換資料，稱為「行程間通訊」，簡稱 IPC。IPC 雖然不至於難如登天，不過要做到，手續還是很瑣碎的。這邊的函式庫提供好用函數，讓兩個行程交換資料時，變得比較容易。

* JSON 支援相關函式庫
JSON 原文是 JavaScript Object Notation。是一種用「純文字」來表示「資料」的方法。如一筆「李大華、35 歲、手機 0937555666」的資料，用 JSON 表示是這樣的：
[
Name: "李大華",
Age: 35,
Mobile: "0937555666"
]
之後可以讓這樣的資料，流通於瀏覽器與伺服器之間。而 JSON 函式庫，可以快速幫您分析 JSON 表示的資料，將它還原成您要的格式。

* 日誌（Logging）支援函式庫
日誌在「系統稽核」中，是很重要的功能。系統得把「什麼人、等級多高、做了什麼事、何時做的、對哪部分做的、從哪個 IP 過來...」忠實記錄下來。萬一系統出事了，我們就能追查可能是誰搞的。類似「監視器」的功能。這部分的函式庫，可以讓 C++ 輕易做到「日誌」功能，您不用傷腦筋日誌功能該怎麼寫，它已經幫您寫好了。您只要會用就行。

* 機器學習（Machine Learning）相關函式庫
提供如「類神經網路」、「電腦視覺」等進階函式庫，讓您的 C++ 程式有少量人類視覺與思考能力（真的很少量，請不用有太高期待）。

* 數學（Math）相關函式庫
一些線性代數、矩陣運算...等相關數學函數。

* 多媒體（Multimedia）相關函式庫
如：影音串流...等相關函數。

* 網路（Networking）相關函數
提供各種低階網路協定相關函數。如：TCP/IP、HTTP、點對點傳輸、非同步通訊、以及一些與 Facebook 橋接的相關函數。

* 物理模擬（Physics）相關函數
這部分也可以大量用於遊戲程式設計。主要提供一些函數，用來模擬自然界各種物理現象。如水流、風吹、碰撞、彈跳...等。

* 機器人控制（Robotics）相關函數
一堆方便你控制或模擬機器人行為的函數。

* 科學運算（Scientific Computing）
一些在科學上比較用得著的數學運算。如工程數學、傅立葉分析...等。

* 腳本語言控制（Scripting）
包含一些能讓 C++ 與各種腳本語言（JavaScript、PHP、Perl...）橋接的函數。

* 序列化控制（Serialization）
首先解釋一下何謂序列化。序列化可以把程式執行到一半的樣子，如數保存於硬碟中，甚至於可以關機。之後可以把序列化的資料「反序列化」，將它「解凍」還原至記憶體繼續跑，就像當初跑到一半被「冷凍」當下再往下執行一樣。這邊提供許多 C++ 序列化的函式庫。

* 影片處理（Video）
可以讀入/播放各種影片檔的函式庫。

* 虛擬機（Virtual Machines）
這邊提供一些用 C++ 寫出來的「輕量級」虛擬機。所謂虛擬機，是用軟體模擬出硬碟、處理器、記憶體、螢幕，工程師可以在虛擬機內安裝另一個作業系統，就好像安裝作業系統至真實機器一樣。

* 網頁應用軟體框架（Web Application Framework）
集合了一些用 C++ 寫出來的 WWW 伺服器、或開發網頁時用得上的函式庫等。

* XML
如果你希望教會你的 C++ 程式「讀懂」一個 XML 檔在講什麼，這邊提供了一堆 XML 解析器（XML Parser），方便您分析從遠方伺服器傳來的 XML 檔到底想表達什麼樣的資料。

* 其它（Miscellaneous）
一些無法分類的東西，通通塞在這裡。大部分是一些小型的函式庫或 C++ 與其它語言的橋接軟體。

二、C++ 相關軟體

* 編譯器（Compiler）
各類把 C++ 原始碼編成 0 與 1 機械碼的軟體。

* 線上編譯器（Online Compiler）
懶得安裝編譯器的話，現在有一堆線上的編譯器。你上傳原始碼，它會編成機械碼後，丟還個執行檔給你下載。

* 除錯器（Debugger）
一些有名的 C++ 除錯器。當你的程式無法執行時，可以靠它找出到底錯在哪裡。

* 整合式開發環境（Integrated Development Environment, IDE）
IDE 就是把文字編輯器（Editor）、編譯器（Compiler）、除錯器（Debugger）...等軟體整合成一體的軟體。您可以不離開該環境，就能寫碼、編譯、除錯、執行...。

* 軟體建構系統（Build Systems）
簡單說，就是把一些瑣碎動作事先安排好、可以在程式碼修改後，下達一條指令（如：「建構！」），就可全自動一條鞭地從編譯、測試、備份、安裝...一口氣完成的系統。

* 原始碼靜態分析軟體（Static Code Analysis）
丟入原始碼，可以幫你找出哪段程式可能發生錯誤，或者可能造成效能低下。也能找出完全沒被叫用到的原始碼，提醒您刪除。甚至於可以把您的程式碼重排成符合特定格式，統一多人寫碼風格時很有用。

三、其它資源

* API Design 文件
* 有用文章（Articles）
* 推薦書籍（Books）
* 寫碼風格（Coding Style）
* 演講（Talks）
* 影片教學（Videos）
* 有用網站（Web Sites）
* 有用部落格（Weblogs）
* 其它 Awesome C++ 姊妹作（Other Awesome Projects）

四、其它也很棒的清單（Other Awesome Lists）

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