Adriano P. Araujo

Posted on Jan 13

Dominando a Otimização de Gás em Solidity: Turbine Seus Contratos Inteligentes ⚙️

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Se você já se aventurou no mundo dos contratos inteligentes, certamente está familiarizado com o persistente dilema das taxas de gás. Cada transação, cada computação tem um custo. Esteja você trabalhando na Ethereum ou em qualquer blockchain compatível com a Máquina Virtual Ethereum (EVM), minimizar os custos de gás é uma prioridade máxima.

Neste post, exploraremos as complexidades das otimizações de gás em Solidity, ajudando você a tornar seus projetos mais eficientes e econômicos. 💸

Foto do Andrew Winkler no Unsplash

O que é Solidity? 👨‍💻

Antes de mergulharmos nas otimizações de gás, tenhamos uma compreensão clara do Solidity. Solidity é uma linguagem de programação orientada a objetos usada para criar contratos inteligentes na Ethereum e em outras blockchains compatíveis com a EVM. Se você aspira ser um desenvolvedor de blockchain, Solidity é uma linguagem com a qual você precisa se familiarizar. No entanto, com as ferramentas certas como Remix e OpenZeppelin, você pode começar com o básico. Além disso, combinar suas habilidades em JavaScript com tecnologias Web3 e ferramentas como a MetaMask pode levá-lo longe. Para acelerar sua jornada no mundo das aplicações descentralizadas, considere outras tecnologias Web3. 🌐

Otimização de Gás em Solidity — Exemplo de Ajustes 💡

Para obter uma compreensão melhor das otimizações de gás, vamos trabalhar com um exemplo prático. Vamos nos concentrar em uma função específica dentro de um contrato inteligente e explorar várias otimizações usando o Remix para implantação. O contrato inteligente resultante, "gas_optimization.sol", contendo diferentes variações de função, está disponível no GitHub para referência.

Nosso Exemplo de Contrato Inteligente 📜

Here’s a snippet of our initial smart contract:

Aqui está um trecho inicial do nosso contrato:


pragma solidity 0.8.7;



contract Gas_Test {
    uint[] public arrayFunds;
    uint public totalFunds;
   constructor() {
        arrayFunds = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13];

   }



    function optionA() external {
        for (uint i = 0; i < arrayFunds.length; i++) {
            totalFunds = totalFunds + arrayFunds[i];
        }
    }

}

A função optionA é nosso ponto focal para otimização. Em sua essência, ela realiza uma simples operação de adição e atualiza a variável de estado totalFunds. No entanto, em sua forma atual, ela está consumindo gás excessivo devido a operações desnecessárias de leitura e escrita na blockchain a cada iteração.

Otimização Básica de Gás em Solidity 🔧

Antes de nos aprofundarmos nas técnicas de otimização, entendamos por que a função optionA incorre em altas taxas de gás. O principal culpado é a leitura e escrita constantes na blockchain no loop. Operações na blockchain, conhecidas como "opcodes", podem ser custosas, tornando crucial minimizar seu uso. Nossa primeira otimização, optionB, aborda esse problema armazenando as variáveis na memória:


function optionB() external {
    uint _totalFunds;
    for (uint i = 0; i < arrayFunds.length; i++) {
        _totalFunds = _totalFunds + arrayFunds[i];
    }
    totalFunds = _totalFunds;

}

Ao armazenar variáveis na memória e descarregar as operações de escrita da blockchain, já economizamos significativamente nas taxas de gás. No entanto, podemos ir além para aprimorar a otimização de gás.

Introduzimos a optionC:


function optionC() external {
    uint _totalFunds;
    uint[] memory _arrayFunds = arrayFunds;
    for (uint i = 0; i < _arrayFunds.length; i++) {
        _totalFunds = _totalFunds + _arrayFunds[i];
    }
    totalFunds = _totalFunds;

}

Aqui, armazenamos ambas as variáveis de estado, arrayFunds e totalFunds, na memória. Isso significa que só lemos da blockchain uma vez, no início do loop. As iterações subsequentes utilizam a cópia em memória da matriz, reduzindo ainda mais os custos de gás.

Otimização Avançada de Gás em Solidity 🚀

Até agora, progredimos de optionA para optionC. Essas otimizações já são substanciais, mas podemos ir além com um truque avançado de otimização de gás.

Alavancando a Biblioteca SafeMath 📚

Nossa otimização avançada envolve o uso da biblioteca SafeMath, desenvolvida inicialmente para lidar com uma vulnerabilidade passada em Solidity relacionada a um overflow(estouro) de variáveis. Antes da versão 0.8 do Solidity, não havia tratamento automático de erros para overflow, e o SafeMath visava resolver isso. No entanto, na versão 0.8 e posterior, essa questão foi corrigida. No entanto, essa correção tornou a aritmética mais intensiva em gás.

Agora, concentremo-nos na operação i++ em todas as variações anteriores de nossa função. Por padrão, o Solidity usa aritmética verificada, que é mais segura, mas relativamente cara em termos de gás. Para o nosso caso, podemos usar aritmética não verificada com confiança, uma vez que é altamente improvável que ocorra um overflow em uma variável uint256.

Utilizando o Truque de "Aritmética Não Verificada" 🧙‍♂️

Para implementar essa otimização avançada, introduzimos uma função auxiliar, unsafe_inc, que utiliza aritmética não verificada:


function unsafe_inc(uint x) private pure returns (uint) {
    unchecked { return x + 1; }

}

Agora, integramos esse novo conceito em nossa função, optionD:


function optionD() external {
    uint _totalFunds;
    uint[] memory _arrayFunds = arrayFunds;
    for (uint i = 0; i < _arrayFunds.length; i = unsafe_inc(i)) {
        _totalFunds = _totalFunds + _arrayFunds[i];
    }
    totalFunds = _totalFunds;

}

Em optionD, tudo se alinha com optionC, exceto pela maneira como incrementamos i. Aqui, usamos a função auxiliar unsafe_inc para aplicar aritmética não verificada, otimizando o uso de gás.

Otimização de Gás em Solidity — Resultados 💰

Agora, avaliemos o impacto de nossas otimizações nas taxas de gás. Usaremos o Remix e o ambiente "Injected Web3" para implantar nosso contrato inteligente na BNB Chain. Nossas quatro funções,optionA, optionB, optionC e optionD, representam vários estágios de otimização:

optionA: Maiores taxas de gás devido a operações na cadeia.
optionB: Taxas de gás reduzidas movendo operações de escrita para fora da cadeia.
optionC: Redução adicional armazenando ambas as variáveis de estado na memória.
optionD: Utilizando aritmética não verificada e operações fora da cadeia para as menores taxas de gás.

Após executar cada uma dessas funções, compararemos as taxas de gás resultantes.

Resultados da Otimização 📊

optionA: Maiores taxas de gás devido a operações na cadeia.
optionB: Taxas de gás reduzidas movendo operações de escrita para fora da cadeia.
optionC: Redução adicional armazenando ambas as variáveis de estado na memória.
optionD: Utilizando aritmética não verificada e operações fora da cadeia para as menores taxas de gás.

Enquanto as otimizações básicas fizeram uma diferença perceptível, a otimização avançada de gás em optionD pode não impactar significativamente uma única transação, mas pode levar a economias substanciais em várias operações.

Otimização de Gás em Solidity — Principais Dicas — Resumo 🚗

No mundo dos contratos inteligentes, cada otimização de gás conta. Antes de implantar seus contratos, certifique-se de que seus loops sejam projetados para minimizar leituras e gravações na cadeia. Caso contrário, considere aplicar as técnicas de otimização discutidas neste artigo para reduzir os custos de gás. Para iniciantes no desenvolvimento de blockchain, comece com o básico e construa sua proficiência gradualmente. Lembre-se, um código eficiente é fundamental para desbloquear todo o potencial dos contratos inteligentes em Solidity. Boa codificação! 🛠💡

Não se esqueça de marcar este guia para referência futura e aplique essas dicas de otimização de gás em Solidity para turbinar seus projetos e manter as taxas de gás sob controle. Boa codificação! 💻🔍

Este artigo foi escrito por Coinmonks e traduzido por Adriano P. de Araujo. O original em inglês pode ser encontrado aqui.

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