EVM字节码学习

EVM指令集

参考：https://ethbook.abyteahead.com/ch7/instructions.html

https://gitee.com/silent_light/mythril/blob/develop/mythril/laser/ethereum/instruction_data.py

https://ethervm.io/

谨记evm虚拟机的word(字)是256位32字节

EVM数据管理

参考：https://learnblockchain.cn/2019/10/05/evm-data/

可以看到code和storage里存储的数据是非易失的（non-volatile），而stack，args，memory里存储的数据是易失的(volatile)，其中code的数据是智能合约的二进制源码，是非易失的很好理解，部署合约的时候data字段也就是合约内容会存储在EVM的code中。
  如果要操作这些存储结构里的数据，就需要用到EVM指令，由于EVM的操作码被限制在一个字节以内，所以EVM最多容纳256条指令，目前EVM已经定义了约142条指令，还有100多条用于以后的扩展。这142条指令包括了算法运算，密码学计算，栈操作，memory，storage操作等。

接下来看一下各个存储位置的含义

Stack（栈）

stack可以免费使用，没有gas消耗，用来保存函数的局部变量，数量被限制在了16个，当在合约里中声明的局部变量超过16个时，再编译合约就会遇到Stack too deep, try removing local variables错误。

介绍几个EVM操作栈的指令，在后面分析合约的时候会用到：

• Pop指令（操作码0x50）：用来从栈顶弹出一个元素；
• PushX指令：用来把紧跟在后面的1-32字节元素推入栈顶
  Push指令一共32条，从Push1（0x60）到Push32（0x7f），因为栈中每个元素是一个字为256bit，一个字节8bit，所以Push指令最多可以把其后32字节的元素放入栈中而不溢出。
• DupX指令：用来复制从栈顶开始的第1-16个元素，复制后把元素在推入栈顶
  Dup指令一共16条，从Dup1（0x80）到Dup16（0x8f）。
• SwapX指令：把栈顶元素和从栈顶开始数的第1-16个元素进行交换，Swap指令一共16条，从Swap1（0x01）一直到Swap16（0x9f）。

Args（参数）

args也叫calldata，是一段只读的可寻址的保存函数调用参数的空间，与栈不同的地方的是，如果要使用calldata里面的数据，必须手动指定偏移量和读取的字节数。

EVM提供的用于操作calldata的指令有三个：

• calldatasize：返回calldata的大小。
• calldataload：从calldata中加载32bytes到stack中。
• calldatacopy：拷贝一些字节到内存中

Memory（内存）

Memory是一个易失性的可以读写修改的空间，主要是在运行期间存储数据，将参数传递给内部函数。内存可以在字节级别寻址，一次可以读取32字节。

EVM提供的用于操作memory的指令有三个：

• mload 加载一个字从内存到stack；
• mstore存储一个值到指定的内存地址，格式mstore（p，v），存储v到地址p；
• mstore8存储一个byte到指定内存地址 ；

当我们操作内存的时候，总是需要加载0x40，因为这个地址保存了空闲内存的指针，避免了覆盖已有的数据。

Storage（存储）

Storage是一个可以读写修改的持久存储的空间，也是每个合约持久化存储数据的地方。Storage是一个巨大的map，一共2^256个插槽，一个插糟有32byte。

EVM提供的用于操作storage的指令有两个：

• sload用于加载一个字从storage到stack中；
• sstore用于存储一个字到storage中；

solidity将定义的状态变量，映射到插糟内，对于静态大小的变量从0开始连续布局，对于动态数组和map则采用了其他方法