简介

在竞争激烈的以太坊开发领域，每一 gas 单位都至关重要，Huff 是一种将智能合约优化推向极限的工具，因此脱颖而出。Huff 最初由 Aztec Protocol 团队开发，用于优化他们的 Weierstrudel 椭圆曲线库。Huff 是一种基于宏的低级语言，专为编写高效的 EVM 字节码而设计。它提供对 EVM 操作码的直接访问，使开发人员能够无与伦比地控制执行和性能。

然而，这种强大功能伴随着陡峭的学习曲线、极少的抽象和几乎没有内置的安全性。Huff 并不适合胆小的人 —— 它适用于那些愿意深入研究 EVM 内部结构以获得最大效率的开发人员。

这个分为三个部分的文章系列探讨了 Huff 的语法、优点和实际应用。在第 1 部分中，我们讨论：

• 什么是 Huff
• 其独特的语言功能
• 语法、宏和结构
• 诸如 ERC20 transfer 和 SumArray 谜题之类的用例

什么是 Huff？

Huff 是一种 EVM 的特定领域语言，完全专注于 gas 效率。 它去除了高级的便利，暴露了以太坊执行环境的本质。

起源

• 创建于 2019 年，用于优化 Aztec Protocol 的加密库
• 旨在让开发人员完全控制内存、存储和执行

主要特点

挑战

• 复杂性： 需要深入了解 EVM 堆栈
• 手动调试： 没有符号堆栈，调试完全是手动的
• 容易出错： 缺乏安全网可能会引入细微的错误
• 较小的生态系统： 比 Solidity 或 Vyper 更少的社区支持

为什么使用 Huff？

尽管 Huff 存在难度，但它在对性能至关重要的场景中表现出色：

• 加密库： 例如，哈希、椭圆曲线
• 对 Gas 敏感的智能合约： 例如，ERC20 代币、Uniswap 类型的 AMM
• 自定义 EVM 逻辑： 专门的操作码序列
• 学习工具： 非常适合掌握 EVM 内部结构

Huff 语法和结构

Huff 的核心围绕以下内容构建：

• 常量
• 宏
• 操作码

常量

常量使用 #define constant 将原始值注入到字节码中：

##define constant BALANCE_SLOT = 0x00

宏

宏是构建逻辑的主要方式。它们显式定义输入 / 输出堆栈大小并使用原始操作码。

示例：安全加法

##define macro MATH__ADD() = takes(2) returns(1) {
    // 堆栈：a, b
    dup2 add
    dup1 swap2 gt
    [OVERFLOW_ERROR] jumpi
}

函数分发器

Huff 不使用 Solidity 风格的选择器。相反，你可以使用 calldataload 和 jumpi 手动路由函数：

##define macro MAIN() = takes(0) returns(0) {
    0x00 calldataload
    0xe0 shr
    dup1 0xa9059cbb eq transfer jumpi
    0x00 0x00 revert
}

用例：Huff 中的 ERC20 Transfer

让我们在纯 Huff 中构建一个简单的 transfer(address,uint256)。

常量

##define constant BALANCE_SLOT = 0x00
##define constant TRANSFER_SIGNATURE = 0xa9059cbb
##define constant TRANSFER_EVENT = 0xDDF252AD...

地址掩码

##define macro ADDRESS_MASK() = takes(1) returns(1) {
    0x000000000000000000000000ffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff and
}

初始数据加载

##define macro TRANSFER_INIT() = takes(0) returns(6) {
    0x04 calldataload ADDRESS_MASK() // recipient
    caller                            // sender
    [TRANSFER_EVENT]                  // event signature
    0x20 0x00                         // memory layout
    0x24 calldataload                 // amount
}

贷记接收者

##define macro TRANSFER_GIVE_TO() = takes(6) returns(7) {
    dup6 0x00 mstore
    0x40 0x00 sha3
    dup1 sload
    dup3 add
    dup1 dup4 gt
    swap2 sstore
}

借记发送者

##define macro TRANSFER_TAKE_FROM() = takes(7) returns(8) {
    caller 0x00 mstore
    0x40 0x00 sha3
    dup1 sload
    dup4 dup2 sub
    dup5 swap3 sstore
    lt
}

主要逻辑

##define macro TRANSFER() = takes(0) returns(0) {
    TRANSFER_INIT()
    TRANSFER_GIVE_TO()
    TRANSFER_TAKE_FROM()
    callvalue or or throw_error jumpi
    0x00 mstore log3
    0x01 0x00 mstore
    0x20 0x00 return
}

分发器

##define macro MAIN() = takes(0) returns(0) {
    0x00 calldataload 0xe0 shr
    dup1 [TRANSFER_SIGNATURE] eq transfer jumpi
    0x00 0x00 revert
transfer:
        TRANSFER()
    throw_error:
        0x00 0x00 revert
}

总结：

• 手动执行溢出 / 下溢检查
• 发出 Transfer 事件
• 内联宏以提高效率

用例：SumArray 谜题

SumArray 谜题从 calldata 中获取 uint256[] 并返回它们的总和。

##define macro SUM_ARRAY() = takes(0) returns(0) {
    0x44 calldatasize sub
    push0
    push0

loopBegin:
        dup3 dup2 0x20 mul lt iszero end jumpi
        dup1 0x20 mul 0x44 add calldataload
        dup3 add
        swap2 pop
        0x01 add
        loopBegin jump
    end:
        pop
        push0 mstore
        0x20 push0 return
}

分发器

##define macro MAIN() = takes(0) returns(0) {
    0x00 calldataload 0xe0 shr
    dup1 0x1e2aea06 eq sumArray jumpi
    0x00 0x00 revert

sumArray:
        SUM_ARRAY()
}

Gas 比较：

• Solidity： ~2910 gas
• Huff： ~916 gas
• 节省： ~68%

开发工作流程

工具

• huffc: Huff 编译器
• Foundry: 使用 Forge 进行测试和部署
• HuffDeployer: 用于部署的 CLI 工具

步骤

1. 使用宏编写 .huff 文件
2. 编译：

huffc contracts/MyContract.huff --bytecode

1. 使用 Foundry 进行测试
2. 使用 forge script 部署

用户流程图

结论

在第 1 部分中，我们探讨了是什么让 Huff 成为一种独特而强大的语言，适用于专注于 Gas 优化的 EVM 开发人员。我们介绍了语法、宏系统和两个工作示例：ERC20.transfer() 和 SumArray。

• 原文链接：https://medium.com/@ankitacode11/mastering-huff-building-gas-optimized-smart-contracts-from-scratch-part-1-6276104ccac5
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