Foundry教程|如何调试和部署Solidity智能合约

Tiny熊

发布于 2022-11-07 10:45:40

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发布于 2022-11-07 10:45:40

文章被收录于专栏：深入浅出区块链技术

译文出自：登链翻译计划[1] 译者：翻译小组[2] 校对：Tiny 熊[3]

Foundry 是一个 Solidity 框架，用于构建、测试、模糊、调试和部署 Solidity 智能合约。在这个 Foundry 教程中，我们将介绍以下内容。

Foundry 简介 [视频]
Foundry 入门
使用 Foundry 的 Hardhat
使用 Solidity 测试
Foundry 作弊代码
部署和使用合约

Foundry 简介

我制作了一个[视频]，你可以在 YouTube 上观看：https://youtu.be/VhaP9kYvlOA

智能合约通常是用 Solidity 编写的，但使用 Javascript 框架（如 Truffle 或 Hardhat）进行测试和部署。Foundry 提供了一套在 Rust 中构建的工具，允许区块链开发者在 Solidity 中编写测试，并通过命令行部署和与合约交互。

为什么用 Foundry？

在 solidity 中编写单元测试，而不是 Javascript
更快的编译和测试
内置的模糊测试
Gas 优化工具
支持主网分叉
Etherscan 代码验证
硬件钱包兼容
Solidity 脚本
通过作弊代码操纵区块链状态

开始使用 Foundry

安装说明

为了开始使用，我们需要安装 foundry 包，它需要 rust。以下是 linux、mac、windows 和 docker 的命令。

Linux/Mac:

curl -L https://foundry.paradigm.xyz | bash;
foundryup

Windows: (需要 Rust，从 https://rustup.rs/ 安装)

cargo install --git https://github.com/foundry-rs/foundry --bins --locked

Docker:

docker pull ghcr.io/foundry-rs/foundry:latest

使用 foundry 的第一步

Foundry 软件包带有两个主要的命令行功能：

forge - 建立编译测试本地智能合约
cast - 使用已部署的智能合约执行链上交易

如果想从 Github 上克隆一个 repo，我们可以使用 forge 命令。

forge install jamesbachini/myVault -hh

这里我们使用的是 Github 用户名和版本库名称，加上-hh 参数，用于迁移 Hardhat 版本库。

我们也可以用 "myrepo" 初始化一个新的版本库。

forge init myrepo

然后就可以继续编译和测试智能合约了

forge build
forge test

注意测试是如何通过的，还得到了测试交易的 Gas 成本

如何使用 Hardhat 设置 Foundry

假设我们已经按照上面的说明安装了 Foundry，我们就可以与 Hardhat[4] 一起使用它。

注意，我们需要为当前工作目录设置一个 repo，所以如果还没有的话，请使用 git init。

然后复制并粘贴以下内容到版本库根目录下的一个新的foundry.toml文件中：

[default]
src = 'contracts'
test = 'test'
out = 'artifacts/contracts'
libs = ['lib']

这将设置目录结构以便与 Hardhat 保持一致。Foundry 测试可以使用正常的 MyContract.t.sol 命名放在标准测试文件夹中。

从这里我们可以在 Hardhat 中使用 Foundry 进行测试和部署。就我个人而言，我喜欢 Hardhat 的脚本环境（特别是对于复杂的部署），但也认识到使用 Foundry 进行测试和模糊处理的好处。在同一个代码库中使用这两个应用程序，可以提供两个最佳选择。

使用 Solidity 测试

在我们开始编写单元测试之前，需要安装标准库

forge install foundry-rs/forge-std

然后我们可以将其导入测试文件中，该文件的名称将与我们的合约相同，后缀是.t.sol。

pragma solidity ^0.8.13;

import "forge-std/Test.sol";

contract MyContractTest is Test {

  testWhatever(uint256 var1) public {
    uint256 var2 = 1;
    assertEq(var1,var2);
  }

}

请注意，在上面的例子中，我们给函数名加上了一个前缀 test -> testWhatever()，此时出现任何 revert 都将失败。我们也可以把 testFail -> testFailWhatever()作为前缀，这样就需要 revert 才能通过。

另外请注意，在上面的例子中，我们在 var1 中传入了一个 uint256 变量。这个值将被fuzzed（模糊），这意味着它将用各种不常用的值在函数上循环，试图创造一个边缘情况，导致回退（revert）。在这种情况下，任何不是 1 的值都会由于 assertEq()函数而导致测试失败。

也可以创建自定义断言，例如：

function myAssertion(uint a, uint b) {
  if (a != b) {
    emit log_string("a != b");
    fail();
  }
}

然后，我们可以在整个合约中使用这个断言，或者建立一个自定义断言库，并类似于我们先前导入标准库的方式来导入它们。

如果代码库包含许多不同的智能合约，可以使用--match-contract将单个合约和它的依赖关系分离出来，甚至可以使用--match-test命令行选项进行特定测试。

forge test --match-test optionalSpecificTest --match-contract optionalSpecificContract

另外，我们可以使用 forge run 来执行一个单一的 solidity _"脚本 "_。

forge run src/Contract.sol     //  执行单个脚本
forge run src/Contract.sol --debug // open script in debugger
forge run src/Contract.sol --sig "foo(string)" "hi" //  执行单一函数

一旦我们发现了一个 bug，我们可以使用-v 命令来提高提示程度并获得更多细节。

debug with logs -vv
debug with traces for failing tests -vvv
debug with traces for all tests -vvvv

追踪（Traces）是一种非常强大的方式，可以仔细观察智能合约执行过程中发生的事情。这有点像在命令行上有Tenderly.co[5]。

还有一个交互式调试器（debugger），这让我想起了 1990 年的 Linux 调试器。我没有经常使用，但这里有更多的说明：https://book.getfoundry.sh/forge/debugger.html

forge test --debug "testSomething"

可以在本地分叉（fork）一个区块链，然后关联外部智能合约一起测试我们的合约。如果你想与其他 defi 协议交互，例如 Uniswap，或者使用真实的市场数据执行压力测试，这很有用。

forge test --fork-url https://eth-mainnet.alchemyapi.io/v2/abc123alchmeyApiKey

Gas 优化

编译时的合约 Gas 报告可以通过 foundry.toml 配置来设置

gas_reports = ["MyContract", "MyContractFactory"]

然后用forge test -gas-report选项执行命令。

优化函数的一个方法是使用测试合约，并在修改前后进行快照对比：

forge snapshot --snap gas1.txt
// make some changes
forge snapshot --diff gas1.txt

这将提供之前的 Gas 报告和当前快照之间的差异。

用 Slither 进行安全分析

当涉及到智能合约安全时，Slither 绝不是一个简单的解决方案，但它是有用的，并提供了一些自动检查，如检查重入错误。为了使用 slither，我一般会切换到 WSL（linux 的 Windows 子系统），它可以用以下命令安装（注意 0.8.13 是目前 foundry 演示合约中使用的 solc 版本。你可以把它修改为 Solidity 文件中设置的任何版本）。

apt install python3-pip
pip3 install slither-analyzer
pip3 install solc-select
solc-select install 0.8.13
solc-select use 0.8.13

然后把以下复制到我们工作的主目录下一个叫 slither.config.json 的文件里

{
  "filter_paths": "lib",
  "solc_remaps": [
    "ds-test/=lib/ds-test/src/",
    "forge-std/=lib/forge-std/src/"
  ]
}

然后运行一个测试，使用

slither src/Contract.sol

在官方 readme 中有更多关于 slither 的信息：https://github.com/crytic/slither

Foundry 作弊代码

Foundry 有一套作弊代码，它可以对区块链的状态进行修改，以方便在测试时使用。这些代码可以直接执行合约：0x7109709ECfa91a80626fF3989D68f67F5b1DD12D 进行调用，但更多时候是通过标准库和 vm 对象执行。

重要的作弊代码有：

vm.warp(uint256) external; 设置 block.timestamp
vm.roll(uint256) external; 设置 block.height.
vm.prank(address) external; 设置地址作为下一次调用的 msg.sender
vm.startPrank(address) external; 设置地址作为所有后续调用的 msg.sender
vm.stopPrank() external; 重置后续调用 msg.sender 为address(this)。
vm.deal(address, uint256) external; 设置一个地址的余额，参数：（who，newBalance）。
vm.expectRevert(bytes calldata) external; 期待下次调用时出现错误。
vm.record() external; 记录所有存储的读和写。
vm.expectEmit(true, false, false, false); emit Transfer(address(this)); transfer(); 检查事件主题 1 在两个事件中是否相等
vm.load(address,bytes32)外部返回(bytes32); 从一个地址加载一个存储槽
vm.store(address,bytes32,bytes32) external; 将一个值存储到一个地址的存储槽中，参数（who, slot, value）。

这些可以用来改变测试的过程，如在这个例子中，告诉测试套件在调用时期望一个标准的算术错误。

vm.expectRevert(stdError.arithmeticError);

完整的列表在这里：https://github.com/foundry-rs/forge-std/blob/master/src/Vm.sol

部署和使用合约

Foundry 也可以用来部署并与智能合约交互。

要部署一个合约，我们可以使用下面的命令：

forge create --rpc-url https://mainnet.infura.io --private-key abc123456789 src/MyContract.sol:MyContract --constructor-args "Hello Foundry" "Arg2"

注意我们在生产中部署时不应该使用硬编码的私钥。一个选择是使用-ledger 或-trezor 来通过硬件钱包执行。另外，也可以使用环境变量来存储私钥。

另一种环境变量来存储私钥：Linux/Mac: --privateKey $privateKey.

export privateKey=abc123

Windows Powershell:

--privateKey $env:privateKey

$env:privateKey = "0x123abc"

私钥不应该包含 0x 前缀，否则你会得到一个错误 "Invalid character ‘x’ at position 1（无效字符'x'在位置 1）"

我们还可以使用 forge 命令在 etherscan 上验证合约，以便我们能够使用 Etherscan 的 UI 和 Metamask 与之交互。

forge verify-contract --chain-id 1 --num-of-optimizations 200 --constructor-args (cast abi-encode "constructor(string)" "Hello Foundry" --compiler-version v0.8.10+commit.fc410830 0xContractAddressHere src/MyContract.sol:MyContract ABCetherscanApiKey123

也可以使用 forge 来扁平化合约，其中包括外部合约的依赖关系合并到一个文件中：

forge flatten --output src/MyContract.flattened.sol src/MyContract.sol

要生成 ABI，可以使用以下命令：

forge inspect src/MyContract.sol abi

注意任何 ABI 都可以转换为接口并直接在 solidity 中使用：https://gnidan.github.io/abi-to-sol/

如果合约已经被验证，我们也可以使用以下命令来生成一个接口。

cast interface 0x1f9840a85d5aF5bf1D1762F925BDADdC4201F984

用 Cast 交互

我们可以 call 方式调用合约请求链上数据。我们也可以提供凭证（私钥）来发送一个交易，就像我们在 metamask 中签署一个交易一样。

cast call 0xabc123 "totalSupply()(uint256)" --rpc-url https://eth-mainnet.alchemyapi.io

cast send 0xabc123 "mint(uint256)" 3 --rpc-url https://eth-mainnet.alchemyapi.io --private-key=abc123

一旦区块被确认，也可以获取交易本身的信息：

cast tx 0xa1588a7c58a0ac632a9c7389b205f3999b7caee67ecb918d07b80f859aa605fd

也可以通过 flashbots 保护执行交易，cast 使用--flashbots 参数发送交易。

最后，你可能想估算一个 Gas 成本，这也可以用 cast 来完成：

cast estimate 0xabc123 "mint(uint256)" 3 --rpc-url https://eth-mainnet.alchemyapi.io --private-key=abc123

Foundry 为测试和审计智能合约提供了一个快速、高效的框架。我希望这个教程是有用的，如果想进一步深入了解，别忘了查看官方文档。https://book.getfoundry.sh[6]

本翻译由 Duet Protocol[7] 赞助支持。

原文：https://jamesbachini.com/foundry-tutorial/

参考资料

[1]

登链翻译计划: https://github.com/lbc-team/Pioneer

[2]

翻译小组: https://learnblockchain.cn/people/412

[3]

Tiny 熊: https://learnblockchain.cn/people/15

[4]

Hardhat: https://hardhat.org/

[5]

Tenderly.co: https://tenderly.co/

[6]

https://book.getfoundry.sh: https://book.getfoundry.sh/

[7]

Duet Protocol: https://duet.finance/?utm_souce=learnblockchain

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原始发表：2022-08-11，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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