📜 [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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📜 [專欄新文章] 類 Python 的合約語言 Vyper 開發入門：與 Solidity 差異、用 Truffle 部署、ERC20 賣幣合約實做
✍️ 田少谷 Shao
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有鑒於個人近期關注的 Uniswap 及 Curve 皆用 Vyper 實作，索性瀏覽了官方文件並嘗試一些開發工具，希望此文能減少一些讀者初嘗 Vyper 會遇到的麻煩!

Vyper and Solidity

Outline

一. Vyper 極簡介二. 與 Solidity 語法差異三. 開發、開發環境設置 1. 語法高亮 2. 本地 Vyper compiler 安裝 3. 使用 Truffle 操作 ERC20 - 安裝 Truffle - 發幣 - 寫個簡易賣幣合約四. 已知 Remix 問題 五. 結語

一. Vyper 極簡介

Vyper 是除 Solidity 外，以太坊上的另一智能合約 (Smart contract) 語言。其語法和 Python 相近，但畢竟也是寫合約的語言，邏輯差異不大，所以若熟悉 Solidity 應該不難理解用 Vyper 寫出的合約!

Vyper 主要被設計和 Solidity 的區別是安全性及可讀性，這部分會在下一段落及後方的實作中舉例說明。

二. 與 Solidity 語法差異

Vyper 與 Solidity 的差異有許多，在本段只就個人認為感受較深的三點進行說明，其他差異只進行翻譯，有興趣的讀者可以到官方文件詳細了解：https://vyper.readthedocs.io/en/latest/index.html

1. 沒有 modifier

Solidity 常見的 onlyOwner() modifier; 由於 gist 沒有 Solidity 的語法高亮，故截圖

在 Vyper 中單純用 assert 及 assert_modifiable 來進行條件檢查，兩者差別為若要檢查函數執行後的返還值，要用後者，如下圖：

Vyper 寫法

2. 沒有 Class inheritance 繼承

繼承是物件導向程式設計 (OOP) 的核心概念，但各種繼承關係有時候確實很複雜。Vyper 沒有繼承，這無疑大幅地增加了程式可讀性及安全性，以及降低審計程式碼的難度。在此提供一個例子供不熟悉 OOP 複雜之處的讀者有個概念：

source: https://consensys.github.io/smart-contract-best-practices/recommendations/#multiple-inheritance-caution

在上例中，contract A 的 fee 值 (因繼承自 contract B 和 C，故有 fee 一值) 是 5、a 值也是 5 (因繼承自 contract Final，故有 a 一值)。原因是 A 先繼承 B 再繼承 C，因此 contract A 中的 setFee() 是使用了 contract C 的 setFee()，而 a 值是由於 C(5)，這代表 contract C 的 constructor (舊版本中即 function C()，函式名稱同 contract 名稱) 被傳入的值為 5。

稍微延伸一下以上概念，將 contract A 改成：contract A is C, B。如此一來，a 值還有 fee 值都會是 3，因為這次 A 先繼承 C 再繼承 B，因此最終吃到的值是 contract B 的。

以上就是 OOP 繼承的複雜之處的簡單範例說明，應該能稍微感受到爲什麼除去繼承後會大幅提高可讀性及安全性，畢竟即使是熟悉 OOP 的人有時頭腦一混亂也會開始懷疑自己寫的程式碼繼承結構是否正確 …

3. 沒有 dynamic array 動態陣列

這應該是目前 Vyper 設計中爭議最大的部分。沒有動態陣列代表在宣告陣列時需要宣告其長度，也就是說 Solidity 中的寫法 uint[], bool[] 等等，這些是不會出現在 Vyper 的。在 Vyper 中只能出現諸如：

# Vyper 的變數宣告方式為 變數名稱: 存取範圍(變數型態(若為陣列給長度))

values: uint256[10]participants: public(address[20])

可以看到上方的 uint256 及 address 兩陣列皆需要宣告長度，不能不宣告而使其動態地配置空間。

沒有動態陣列固然可以確保執行運算的範圍、次數，但一來動態陣列真的很方便、二來在 Solidity 有此功能而 Vyper 卻沒有的情況下可能會造成麻煩，詳見此一討論串：點我。

4. 沒有 inline assembly，程式碼中不會有組合語言

5. 沒有 function overloading，函式不會因傳入的參數數目不同而結果不同

6. 沒有 operator overloading，運算符號不會有不同於預設的自定義功能

7. 沒有無限迴圈，可免於 gas limit attack

8. 十進位定點數 decimal fixed point 而非二進位 (binary) 定點數，詳見：點我

三. 開發、開發環境設置

結論先講

開發 Vyper 的最佳姿勢目前個人認為是在本地裝上 Vyper compiler、用 Truffle 部署，並在撰寫時將檔名後加上 .py 就能有 Python 的語法高亮👌

1. 語法高亮 (syntax highlighting)

有語法高亮絕對是舒服地寫程式的第一步。

Remix 有 Vyper 的語法高亮，但一來個人目前不推薦使用 Remix 來撰寫 Vyper，原因詳見下方 4. 已知 Remix 問題；二來 Remix 的語法高亮其實也沒有很清楚，因此個人推薦：在本地開發，將檔名後加上 .py 就會有 Python 的語法高亮。

2. 本地 Vyper compiler 安裝

照官方說明使用 Python 的虛擬環境 virtualenv：

source: https://vyper.readthedocs.io/en/latest/installing-vyper.html#installing-vyper

簡單兩點提醒：

如果中間那行報錯但確實已經有 Python，則可能是版本問題。依照自己電腦上的版本改成相應的即可，ex: python3.6 改成 python3

進入虛擬環境後(檔案路徑前方應有 vyper-venv 的提示)，使用此指令： vyper {檔案名稱}.vy，即可編譯 .vy 檔；使用完畢後輸入 deactivate 即可退出

3. 使用 Truffle 操作 ERC20

安裝 Truffle

Truffle 雖有冗餘的 migration 但也別無他法，畢竟 Remix 目前仍不完善 :(

下載流程可以照官方文件，使用 vyper-example：

source: https://github.com/truffle-box/vyper-example-box

由於我們會接上測試網 Ropsten，因此還要下載 truffle-hdwallet-provider：

source: https://github.com/trufflesuite/truffle-hdwallet-provider

接者就可以開始使用 Vyper 寫合約了！

發幣

由於 Vyper 的官方文件中已經有許多優質範例，因此本文希望來點不一樣但大家卻又很熟悉的…以 ERC20 為例(這千篇一律的主題xD)：

用 Curve 的 ERC20 程式碼為範本，發一個幣(又要發…)

寫一個簡易賣幣合約

選擇這個主題一方面畢竟 ERC20 是以太坊的最大宗應用之一，二來有興趣的讀者可以透過讀 ERC20 的程式碼來熟悉 Vyper，並在看過本文的流程後對於用 Vyper+Truffle 來操作 ERC20 有完整的概念！

好的，首先複製一份 Curve 的 ERC20 程式碼(看到就順手拿來用)，並複製到 Truffle 所在路徑的 contracts 資料夾中：https://github.com/curvefi/curve-contract/blob/pool_compound/vyper/ERC20.vy

由於第一點希望著重在跑一次流程，因此不改動合約的程式碼。

將 ERC20.vy 複製到 contracts 資料夾中後，到 migrations 資料夾開啟 2_deploy_contracts.js，首先將 require() 中的參數改為 ERC20.vy 的檔名 ERC20，再來依照自己喜好決定幣的名稱、代號、小數點位數及發行總量，輸入於 deployer.deploy() 中。

接著，為了和測試網 Ropsten 互動，需要將以下程式碼寫入 truffle-config.js。

第二行的 privateKeys 是帳號的私鑰。以下實作需要兩個帳號來操作，因此請從錢包匯入兩組私鑰(並非助憶詞)。

在第 13 行中 HDWalletProvider 此函式的第三個參數代表要用第幾個帳號最為預設帳號(部署合約等)，第四個函數代表總共匯入幾組帳號。而第二個參數則是需要至 Infura 申請一個 project 來得到串接 Ropsten 的連結。這兩步驟並非本文重點，因此不詳細解說步驟，Google 搜尋關鍵字應該就會找到方法!

接著，就可以輸入以下指令來將代幣發佈到 Ropsten：

truffle deploy --network ropsten

有進入虛擬環境才可以編譯 .vy 檔，若忘記就會收到如下的錯誤訊息：

記得打開虛擬環境才能編譯 .vy 檔

成功後就可以在 contract address 中看到代幣發佈的位置，加入到 Metamask 中就可以看到。本文的例子是維尼代幣 Winnie the Coin, WTC ;)

contract address 便是 ERC20 的所在

Winnie the Coin, WTC

好了，到此測試網上又多了一個測試用的垃圾廢幣。

寫個簡易賣幣合約

賣幣合約中我想要簡單有兩個功能就好：付錢買幣 、結束銷售，以下就是程式碼。買幣的部分就不寫太詳細，固定價格為 0.01 Ether 可以買 500 代幣。

簡單說明幾點：

Solidity 的 constructor() 在 Vyper 中為 Python 風的 __init__():

函式的屬性(public, private, payable 等等)放在函式上方，與 Python 的修飾器位置相同

總之寫法跟 Python 很像，次方也一樣是用兩次乘法代表：**

變數前加上 self 代表是當前合約的變數/全域變數，因此非常容易與函式中的變數/區域變數做區隔

由於已經在第一行匯入了 ERC20 那份合約，因此透過將地址傳入合約當參數，就可以呼叫在該地址的合約：ERC20(self.tokenAddress) 。並且，可以將部署的合約存成一個變數 erc20 較方便

寫完合約後一樣要更改 migrations 資料夾中的 2_deploy_contracts.js 如下，將代幣所在的地址作為參數輸入。

由於先前已經部署過一次了，因此要重置才能再部署第二次，輸入以下指令：

truffle deploy --reset --network ropsten

部署成功之後就要來試著買幣啦！輸入以下來進入 console：

truffle console --network ropsten

成功進入後應該會看到 truffle(ropsten)> 的字樣。接著，首先取得部署的兩合約，並查看是否有返回合約資訊：

# ERC20 及 SellToken 是先前在 2_deploy_contracts.js 中的變數名稱，代表被部署的合約

let instance1 = await ERC20.deployed()instance1 # 印出 instance1 的資訊

let instance2 = await SellToken.deployed()instance2 # 印出 instance2 的資訊

再來，為了讓 SellToken 可以賣幣，要先用 ERC20 的合約匯幣到 SellToken 的合約。因此，輸入以下指令：

instance1.transfer(instance2.address, 10000)

# 這裡數字只要設為 > 500 就可以

接著，我們要利用第二個帳號去買幣(第一個帳號為預設帳號，因此就是代幣擁有者)。將帳號的資訊存入變數 accounts 中，再指定送出交易的帳號是第二個帳號。由於我個人匯入私鑰的順序是將第一個帳號存在 truffle-config.js 的 privateKeys[0]、第二個帳號存在 privateKeys[1]，因此第二個帳號的地址就會在 accounts[1] 的位置：

let accounts = await web3.eth.getAccounts()

instance2.buyToken({from: accounts[1], value: 10000000000000000})

# value 為 10^16 是因為在 SellToken 的 buyToken 函式中買一次要 0.01 Ether, 即為 10^16 wei

然後應該就會在自己的第二個帳號中看到匯入的幣了～

最後，由於合約中結束銷售就是一個自殺 selfdestruct 函式，因此可以呼叫看看，第一個帳戶錢包中的錢應該會增加，因為第二個帳戶有付款買幣；並且，可以到 Ropsten 上瀏覽，應該能看到相關提示：

中間 contract 的右上角有 Self Destruct 的樣式

四. 已知 Remix 問題

Remix 目前有兩個版本，只有新版有 Vyper 的編譯器。在此整理目前遇到的問題，如果有人也遇到可以對照一下本處，可以省去很多自我懷疑xD

不會報錯

Remix 的編譯結果有時會是錯的、和本地端編譯出來的結果不同

舉上方的 SellToken 合約為例，將其複製到 Remix 中使用左邊的 Remote Compiler 有錯，但又不報錯 q_q (ERC20 的合約有在同檔案目錄)

左方有紅色三角形，代表編譯失敗，但沒有報錯訊息可以看…

getter function 竟然要花錢

用 Solidity 寫的合約，查詢 public 變數的值應該是不用消耗 gas 的，但不知何故查詢 Vyper 寫的合約的 public 變數卻要消耗 gas，如下圖…

可以看到中下方有 22026 gas 的消耗

Local compiler 無法使用

圖中的 Local Compiler 此選項，個人雖照官方文件執行 vyper-serve 但卻失敗，因此若有讀者成功希望能留個言不吝分享!

五. 結語

Vyper 作為一個比 Solidity 更新的合約語言，在寫程式碼的方面沒什麼問題，但相關的開發工具、學習資源等都遠不及 Solidity。

Vyper 主打的兩個特色：可讀性的部分相信看完上面的讀者應該已經有些感覺；安全性…小白如作者我倒是沒有感受到顯著的不同。況且 Solidity 已經發展許久，很多錯誤的寫法、知名的安全漏洞大家應該也很熟悉了，還有 Openzeppelin 提供安全合約寫法的範本，因此有待以後高人解說安全性是否真的是 Vyper 較好。

有興趣者可以查看 Vyper 的安全報告：點我，大意是目前 Vyper 的編譯器仍有許多問題待改進! (感謝 Chih-Cheng Liang 的提供)

本文對 Vyper 的介紹及其與 Solidity 的差異只講了個大概，欲知更詳細的介紹還是要麻煩讀者前往官方文件了：https://vyper.readthedocs.io/en/latest/index.html

最後，如果本文有任何錯誤，請不吝提出，我會盡快做修正；而如果我的文章有幫助到你，可以看看我的其他文章，歡迎一起交流 :)

田少谷 Shao - Medium

類 Python 的合約語言 Vyper 開發入門：與 Solidity 差異、用 Truffle 部署、ERC20 賣幣合約實做 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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哈哈 Debug 的心路歷程階段。

感謝好友 國鈞哥 的推薦分享。

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除錯五階段：
1. 怎麼可能(矢口否認)
2. 跟 Compiler 討價還價(要脅)、怪罪自己
3. 見笑轉生氣
4. 心，委屈了
5. 放下它，面對它，接受它

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