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Vyper ERC-721 合约详解

vyper
erc-721
python
初学者
Ori Pomerantz
2021年4月1日
29 分钟阅读

简介

ERC-721 标准用于持有非同质化代币 (NFT) 的所有权。 ERC-20 代币的行为像商品,因为单个代币之间没有区别。 与此相反,ERC-721 代币是为相似但不相同的资产设计的,例如不同的猫咪 卡通或不同房地产的所有权凭证。

在本文中,我们将分析 Ryuya Nakamura 的 ERC-721 合约 (opens in a new tab)。 该合约使用 Vyper (opens in a new tab) 编写,这是一种类似 Python 的合约语言,其设计使得编写不安全的代码比使用 Solidity 更难。

合约

# @dev ERC-721 非同质化代币标准的实现。
# @author Ryuya Nakamura (@nrryuya)
# 修改自:https://github.com/vyperlang/vyper/blob/de74722bf2d8718cca46902be165f9fe0e3641dd/examples/tokens/ERC721.vy

在 Vyper 中,注释与 Python 一样,以哈希符号 (#) 开头,并持续到行尾。 包含 @<keyword> 的注释被 NatSpec (opens in a new tab) 用于生成人类可读的 文档。

from vyper.interfaces import ERC721

implements: ERC721

ERC-721 接口内置于 Vyper 语言中。 你可以在这里查看代码定义 (opens in a new tab)。 接口定义是用 Python 而不是 Vyper 编写的,因为接口不仅在 区块链内部使用,而且在外部客户端向区块链发送交易时也会使用,而客户端可能 是用 Python 编写的。

第一行导入接口,第二行指定我们在此处实现它。

ERC721Receiver 接口

# safeTransferFrom() 调用的合约接口
interface ERC721Receiver:
    def onERC721Received(

ERC-721 支持两种类型的转账:

  • transferFrom,它允许发送者指定任何目标地址,并将转账的责任 放在发送者身上。 这意味着你可以转账到无效地址,在这种情况下, NFT 将永久丢失。
  • safeTransferFrom,它会检查目标地址是否为合约。 如果是,ERC-721 合约 会询问接收合约是否愿意接收该 NFT。

要响应 safeTransferFrom 请求,接收合约必须实现 ERC721Receiver

            _operator: address,
            _from: address,

_from 地址是代币的当前所有者。 _operator 地址是请求 转账的地址(由于授权额度的存在,这两个地址可能不同)。

            _tokenId: uint256,

ERC-721 代币 ID 是 256 位的。 通常,它们是通过对代币所代表的任何 事物的描述进行哈希运算来创建的。

            _data: Bytes[1024]

请求最多可以包含 1024 字节的用户数据。

        ) -> bytes32: view

为防止合约意外接受转账,返回值不是布尔值, 而是具有特定值的 256 位数据。

此函数是 view 函数,这意味着它可以读取区块链的状态,但不能修改它。

事件

发出事件 (opens in a new tab)是为了将事件通知给区块链外部的用户和服务器。 请注意,区块链上的合约无法访问事件的 内容。

这类似于 ERC-20 的 Transfer 事件,区别在于我们报告的是 tokenId 而不是数量。 没有人拥有零地址,因此按照惯例,我们用它来报告代币的创建和销毁。

ERC-721 的批准类似于 ERC-20 的授权额度。 一个特定地址被允许转移一个特定的 代币。 这为合约在接受代币时提供了一种响应机制。 合约无法 监听事件,所以如果你只是将代币转移给它们,它们不会“知道”这件事。 这样, 所有者首先提交批准,然后向合约发送请求:“我已批准你转移代币 X,请执行...”

这是一种设计选择,旨在使 ERC-721 标准与 ERC-20 标准相似。 因为 ERC-721 代币不是同质化的,合约也可以通过 查看代币的所有权来识别它收到了一个特定的代币。

有时,拥有一个可以管理一个帐户所有特定类型代币(由特定合约管理的代币)的_操作员_是很有用的,这类似于授权委托书。 例如,我可能想将这种权力授予一个合约,让它检查我是否 有六个月没有联系它,如果是,就将我的资产分配给我的继承人(如果其中一个继承人提出请求,因为合约在没有 被交易调用的情况下什么也做不了)。 在 ERC-20 中,我们可以给继承合约一个高额的授权额度, 但这不适用于 ERC-721,因为它的代币是非同质化的。 这与上述情况等效。

approved 值告诉我们该事件是用于批准还是撤销批准。

状态变量

这些变量包含代币的当前状态:哪些代币可用以及谁拥有它们。 这些变量大多是 HashMap 对象,即存在于两种类型之间的单向映射 (opens in a new tab)

# @dev 从 NFT ID 到其所有者地址的映射。
idToOwner: HashMap[uint256, address]

# @dev 从 NFT ID 到批准地址的映射。
idToApprovals: HashMap[uint256, address]

在以太坊中,用户和合约身份由 160 位地址表示。 这两个变量将代币 ID 映射 到其所有者和被批准转移它们的人(每个代币最多一个)。 在以太坊中, 未初始化的数据始终为零,因此如果没有所有者或批准的转移者,该代币的 值为零。

# @dev 从所有者地址到其代币数量的映射。
ownerToNFTokenCount: HashMap[address, uint256]

此变量保存每个所有者的代币数量。 没有从所有者到代币的映射,因此 识别特定所有者所拥有代币的唯一方法是回溯区块链的事件历史 并查看相应的 Transfer 事件。 我们可以使用这个变量来知道我们何时拥有了所有的 NFT,而不需要 再往前追溯。

请注意,此算法仅适用于用户界面和外部服务器。 在区块链上运行的 代码本身无法读取过去的事件。

# @dev 从所有者地址到操作员地址映射的映射。
ownerToOperators: HashMap[address, HashMap[address, bool]]

一个帐户可以有多个操作员。 一个简单的 HashMap 不足以 跟踪它们,因为每个键只对应一个值。 相反,你可以使用 HashMap[address, bool] 作为值。 默认情况下,每个地址的值都是 False,这意味着它 不是操作员。 你可以根据需要将值设置为 True

# @dev 铸币者地址,可以铸造代币
minter: address

新代币必须以某种方式创建。 在这个合约中,只有一个实体被允许这样做,那就是 minter(铸币者)。 例如,这对于一个游戏来说可能已经足够了。 对于其他目的,可能需要 创建更复杂的业务逻辑。

# @dev 接口 ID 到布尔值的映射,表示是否支持该接口
supportedInterfaces: HashMap[bytes32, bool]

# @dev ERC165 的 ERC165 接口 ID
ERC165_INTERFACE_ID: constant(bytes32) = 0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000001ffc9a7

# @dev ERC721 的 ERC165 接口 ID
ERC721_INTERFACE_ID: constant(bytes32) = 0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000080ac58cd

ERC-165 (opens in a new tab) 指定了一种机制,让合约可以公开应用程序 如何与其通信,以及它符合哪些 ERC。 在这种情况下,该合约符合 ERC-165 和 ERC-721。

函数

这些是实际实现 ERC-721 的函数。

构造函数

@external
def __init__():

在 Vyper 中,与 Python 一样,构造函数被称为 __init__

    """
    @dev 合约构造函数。
    """

在 Python 和 Vyper 中,你也可以通过指定一个多行字符串(以 """ 开始和结束) 来创建注释,并且不以任何方式使用它。 这些注释也可以包含 NatSpec (opens in a new tab)

    self.supportedInterfaces[ERC165_INTERFACE_ID] = True
    self.supportedInterfaces[ERC721_INTERFACE_ID] = True
    self.minter = msg.sender

要访问状态变量,请使用 self.<variable name>(同样,与 Python 中一样)。

视图函数

这些函数不修改区块链的状态,因此如果从外部调用,可以 免费执行。 如果视图函数由合约调用,它们仍必须在 每个节点上执行,因此会消耗燃料。

@view
@external

在函数定义之前,以 at 符号(@)开头的这些关键字被称为_装饰器_。 它们 指定了可以调用函数的环境。

  • @view 指定此函数是视图函数。
  • @external 指定此特定函数可由交易和其他合约调用。
def supportsInterface(_interfaceID: bytes32) -> bool:

与 Python 相反,Vyper 是一种静态类型语言 (opens in a new tab)。 如果不确定数据类型 (opens in a new tab),就无法声明变量或函数参数。 在这种情况下,输入参数是 bytes32,一个 256 位的值 (256 位是以太坊虚拟机的原生字长)。 输出是一个布尔 值。 按照惯例,函数参数的名称以下划线 (_) 开头。

    """
    @dev 接口标识在 ERC-165 中指定。
    @param _interfaceID 接口的 ID
    """
    return self.supportedInterfaces[_interfaceID]

self.supportedInterfaces HashMap 返回值,该值在构造函数 (__init__) 中设置。

### 视图函数 ###

这些是向用户和其他合约提供有关代币信息的视图函数。

此行断言 (opens in a new tab) _owner 不是 零。 如果是,则会发生错误并且操作将被回滚。

在以太坊虚拟机 (evm) 中,任何未存储值的存储空间其值都为零。 如果 _tokenId 处没有代币,那么 self.idToOwner[_tokenId] 的值为零。 在这种 情况下,函数会回滚。

注意,getApproved 可以 返回零。 如果代币有效,它会返回 self.idToApprovals[_tokenId]。 如果没有批准者,该值为零。

此函数检查是否允许 _operator 管理此合约中 _owner 的所有代币。 因为可以有多个操作员,所以这是一个两级 HashMap。

转账辅助函数

这些函数实现了代币转移或管理过程中的部分操作。


### 转账函数辅助 ###

@view
@internal

这个装饰器 @internal 意味着该函数只能从 同一合约内的其他函数访问。 按照惯例,这些函数名也以下划线 (_) 开头。

有三种方式可以允许一个地址转移代币:

  1. 该地址是代币的所有者
  2. 该地址被批准使用该代币
  3. 该地址是代币所有者的操作员

上面的函数可以是一个视图函数,因为它不改变状态。 为了降低运营成本,任何 可以成为视图函数的函数都_应该_是视图函数。

当转账出现问题时,我们会回滚该调用。

仅在必要时更改值。 状态变量存在于存储中。 写入存储是 EVM(以太坊虚拟机)执行的最昂贵的操作之一(就 燃料而言)。 因此,最好尽量减少写入操作,即使写入 现有值也会产生高昂的成本。

我们有这个内部函数,因为有两种转移代币的方式(常规和安全),但 我们希望只在代码中的一个位置执行它,以使审计更容易。

要在 Vyper 中发出事件,请使用 log 语句(在此处查看更多详细信息 (opens in a new tab))。

转账函数

此函数允许你转移到任意地址。 除非该地址是用户,或者是一个知道 如何转移代币的合约,否则你转移的任何代币都将卡在该地址中并变得无用。

可以先执行转移,因为如果出现问题,我们无论如何都会回滚, 所以调用中完成的所有操作都将被取消。

    if _to.is_contract: # 检查 `_to` 是否是合约地址

首先检查该地址是否是合约(即它是否有代码)。 如果不是,则假定它是一个用户 地址,并且该用户将能够使用或转移代币。 但不要让它给你一种 虚假的安全感。 即使使用 safeTransferFrom,如果你将代币转移 到一个没有人知道其私钥的地址,你仍然可能会丢失代币。

        returnValue: bytes32 = ERC721Receiver(_to).onERC721Received(msg.sender, _from, _tokenId, _data)

调用目标合约,看它是否可以接收 ERC-721 代币。

        # 如果转移目标是一个未实现 'onERC721Received' 的合约,则抛出异常
        assert returnValue == method_id("onERC721Received(address,address,uint256,bytes)", output_type=bytes32)

如果目标是一个合约,但它不接受 ERC-721 代币(或者决定不接受此 特定转移),则回滚。

按照惯例,如果你不想有批准者,你应该指定零地址,而不是你自己。

    # 检查要求
    senderIsOwner: bool = self.idToOwner[_tokenId] == msg.sender
    senderIsApprovedForAll: bool = (self.ownerToOperators[owner])[msg.sender]
    assert (senderIsOwner or senderIsApprovedForAll)

要设置批准,你要么是所有者,要么是所有者授权的操作员。

铸造新代币和销毁现有代币

创建合约的帐户是 minter(铸币者),即被授权铸造 新 NFT 的超级用户。 然而,即使是它,也不允许销毁现有代币。 只有所有者或所有者 授权的实体才能这样做。

### 铸造和销毁函数 ###

@external
def mint(_to: address, _tokenId: uint256) -> bool:

此函数始终返回 True,因为如果操作失败,它将被回滚。

只有铸币者(创建 ERC-721 合约的帐户)可以铸造新代币。 如果我们将来想改变铸币者的 身份,这可能会成为一个问题。 在 生产合约中,你可能需要一个允许铸币者将 铸币者特权转移给他人的函数。

    # 如果 `_to` 是零地址,则抛出异常
    assert _to != ZERO_ADDRESS
    # 添加 NFT。如果 `_tokenId` 已被某人拥有,则抛出异常
    self._addTokenTo(_to, _tokenId)
    log Transfer(ZERO_ADDRESS, _to, _tokenId)
    return True

按照惯例,新代币的铸造被视为从零地址的转移。

任何被允许转移代币的人都可以销毁它。 虽然销毁看起来等同于 转移到零地址,但零地址实际上并不接收代币。 这使我们能够 释放用于该代币的所有存储空间,从而可以降低交易的燃料成本。

使用此合约

与 Solidity 相反,Vyper 没有继承。 这是一个刻意的设计选择,旨在使 代码更清晰,从而更容易保护。 因此,要创建你自己的 Vyper ERC-721 合约,你可以使用此 合约并修改它 以实现你想要的业务逻辑。

结论

作为回顾,以下是此合约中一些最重要的概念:

  • 要通过安全转移接收 ERC-721 代币,合约必须实现 ERC721Receiver 接口。
  • 即使你使用安全转移,如果将代币发送到一个其私钥 未知的地址,代币仍然可能会卡住。
  • 当操作出现问题时,一个好主意是 revert(回滚)该调用,而不是仅仅返回 一个失败值。
  • 当 ERC-721 代币有所有者时,它们才存在。
  • 有三种方式可以被授权转移 NFT。 你可以是所有者,被批准用于特定代币, 或者是所有者所有代币的操作员。
  • 过去的事件仅在区块链外部可见。 在区块链内部运行的代码无法查看它们。

现在去实现安全的 Vyper 合约吧。

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页面最后更新: 2026年4月28日

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