深入浅出解读合约最小代理EIP-1167

EIP-1167是一种标准化的代理合约实现，旨在通过最小的字节码和委托调用的方式实现合约逻辑的复用。这种模式不仅节省部署和存储成本，还提供了开发者灵活的合约管理能力。

一、核心概念

EIP-1167定义了一种代理合约标准，代理合约的作用是将用户的调用委托到另一个逻辑合约（目标合约）。它通过 delegatecall 操作将调用转发给目标合约，从而实现代码复用，同时代理自身不存储逻辑，只存储状态。

代理合约的主要特点

轻量高效：代理合约的字节码极短，部署成本低。

逻辑复用：多个代理可以复用一个逻辑合约，节省存储。

工厂合约模型：支持创建交易中的克隆初始化(通过工厂合约模型)。

易于升级：通过调整代理指向的目标地址，可以实现逻辑的动态升级。

二、EIP-1167的标准字节码

代理合约的字节码模板如下：

0x363d3d373d3d3d363d73<logic_contract_address>5af43d82803e903d91602b57fd5bf3

1. 字节码结构详解

2. 生成代理字节码的Solidity代码

function createProxyBytecode(address logic) public pure returns (bytes memory) {

    return abi.encodePacked(

        hex"363d3d373d3d3d363d73",

        logic,

        hex"5af43d82803e903d91602b57fd5bf3"

    );

}

三、EIP-1167的工作原理

●代理合约的部署

   ○ 使用上述标准字节码和目标逻辑合约地址，通过 create 部署代理合约

   ○ 部署后的代理只包含标准字节码，并指向逻辑合约的地址

●函数调用的转发

   ○ 用户调用代理合约时，代理合约通过 delegatecall 将调用转发到逻辑合约

   ○ delegatecall 的特点是使用调用者的上下文（代理合约的存储和余额），执行逻辑合约的代码

●逻辑合约的复用

    ○ 一个逻辑合约可以被多个代理合约复用，从而节约存储成本和开发成本

●可升级性

   ○ 如果代理合约使用了灵活的目标地址存储方式（如 EIP-1967 中的存储槽规范），可以动态改变逻辑合约地址，从而实现逻辑升级

四、EIP-1167使用场景

●多实例工厂模式：工厂合约可以快速部署多个代理合约实例，这些实例共享同一个逻辑合约

●可升级合约：可以通过设置存储中的逻辑合约地址，实现合约逻辑的动态升级

●模块化合约：通过代理合约实现模块化设计，各模块分离逻辑代码和状态存储，提高合约的可维护性

五、EIP-1167的优缺点

●优点：

   ○ 部署成本低:代理合约的字节码极短，部署时消耗的 Gas 显著减少

   ○逻辑代码复用: 多个代理合约共享一个逻辑合约，节省存储空间

   ○灵活性强:支持通过 delegatecall 动态转发调用，轻松实现复杂的功能

   ○ 升级便捷: 如果代理设计支持动态目标地址，可以实现逻辑的动态更新

●缺点

   ○ 调试复杂:由于状态存储在代理合约，而逻辑在目标合约中，调试时需要查看两者。

   ○ 无内置的升级机制:EIP-1167 本身并未提供升级机制，需要开发者自行设计目标地址的存储方案。

   ○ Gas 成本稍高:每次函数调用都需要额外的 delegatecall，略微增加了执行成本

六、EIP-1167实现案例

以下是一个完整的实现案例，包括逻辑合约、代理工厂合约以及交互流程。

   ● 逻辑合约

// SPDX-License-Identifier: MIT

pragma solidity ^0.8.0;

contract LogicContract {

    uint256 public value;

    function setValue(uint256 _value) external {

        value = _value;

    }

    function getValue() external view returns (uint256) {

        return value;

    }

}

   ●代理工厂合约

     ○  0x14: SHA3 操作码（也称为 KECCAK256）

    ○  0x28: 将字节值 0x28（十进制 40）推入栈。PUSH1 是一字节操作码，用于将紧接的单字节值推入栈中

    ○ 0x37: CALLDATACOPY，将调用数据（calldata）从输入中复制到内存。通常用于在合约中处理调用参数。

// SPDX-License-Identifier: MIT

pragma solidity ^0.8.0;

contract MinimalProxyFactory {

    event ProxyCreated(address proxy);

    function createProxy(address logic) external returns (address) {

        bytes20 targetBytes = bytes20(logic);

        address proxy;

        assembly {

            let ptr := mload(0x40) // Free memory pointer

            mstore(ptr, 0x3d602d80600a3d3981f3) // Prefix

            mstore(add(ptr, 0x14), targetBytes) // Logic address

            mstore(add(ptr, 0x28), 0x5af43d82803e903d91602b57fd5bf3) // Suffix

            proxy := create(0, ptr, 0x37) // Deploy proxy

        }

        require(proxy != address(0), "Proxy deployment failed");

        emit ProxyCreated(proxy);

        return proxy;

    }

}

   ● 交互示例

    ○ 逻辑合约和工厂合约: 部署 LogicContract 和 MinimalProxyFactory

    ○  使用工厂部署代理合约: 调用 createProxy 方法，传入逻辑合约地址

address proxy = factory.createProxy(logicAddress);

   ○ 与代理合约交互: 调用代理合约调用逻辑合约的方法

const proxyContract = new ethers.Contract(proxyAddress, LogicContract.abi, signer);

// 设置值

await proxyContract.setValue(42);

// 获取值

const value = await proxyContract.getValue();

console.log("Value:", value); // 42

EIP-1167 的重要性

优化资源使用：EIP-1167 提供了一种高效、标准化的代理合约实现，特别适用于需要部署大量实例的场景。

推动智能合约生态发展：EIP-1167 降低了开发者实现代理合约的门槛，是许多工厂模式和可升级合约实现的基础。

EIP-1167 是以太坊合约开发中不可或缺的工具，极大地提高了资源利用效率和开发灵活性。

七、OZ的最小代理实现源码解析

OZ 实现了EIP-1167 标准的一个库，提供了使用 create 和 create2 操作码部署最小代理合约（即 Clone）的功能，同时支持通过 create2 操作码预测代理合约地址。

1. 功能概述

clone：使用 create 操作码部署一个代理合约。

cloneDeterministic：使用 create2 操作码，结合 salt 部署代理合约，部署地址是可预测的。

predictDeterministicAddress：预测由 create2 部署的代理合约地址。

2. 合约函数解析

 2.1 clone 函数

function clone(address implementation) internal returns (address instance) {

    /// @solidity memory-safe-assembly

    assembly {

        // 将 implementation 地址压缩存储在 0x00 和 0x20 内存位置，并拼接代理合约字节码。

        mstore(0x00, or(shr(0xe8, shl(0x60, implementation)), 0x3d602d80600a3d3981f3363d3d373d3d3d363d73000000))

        mstore(0x20, or(shl(0x78, implementation), 0x5af43d82803e903d91602b57fd5bf3))

        // 使用 `create` 操作码部署代理合约。

        instance := create(0, 0x09, 0x37)

    }

    // 如果部署失败，抛出错误。

    if (instance == address(0)) {

        revert ERC1167FailedCreateClone();

    }

}

作用

○ 使用 create 部署一个最小代理合约。

○ 代理合约将所有调用转发到指定的 implementation 地址。

部署的字节码

○ 使用 create 操作码动态部署代理合约。

○ 代理合约字节码包括：

  ◆前置字节码：0x3d602d80600a3d3981f3，用来设置代理合约环境。

  ◆ 指向 implementation 的逻辑转发代码。

2.2 cloneDeterministic 函数

function cloneDeterministic(address implementation, bytes32 salt) internal returns (address instance) {

    /// @solidity memory-safe-assembly

    assembly {

        // 将 implementation 地址拼接代理合约字节码，存储到内存中。

        mstore(0x00, or(shr(0xe8, shl(0x60, implementation)), 0x3d602d80600a3d3981f3363d3d373d3d3d363d73000000))

        mstore(0x20, or(shl(0x78, implementation), 0x5af43d82803e903d91602b57fd5bf3))

        // 使用 create2 操作码部署合约。

        instance := create2(0, 0x09, 0x37, salt)

    }

    // 如果部署失败，抛出错误。

    if (instance == address(0)) {

        revert ERC1167FailedCreateClone();

    }

}

作用

○ 使用 create2 部署代理合约，结合 salt 确定地址。

○ 通过 salt，部署地址可以在部署前预测。

部署的字节码：create2 操作码的优点是可以通过 salt 确保每次部署的地址是确定的，适用于需求特定地址的场景。

2.3 predictDeterministicAddress 函数

function predictDeterministicAddress(

    address implementation,

    bytes32 salt,

    address deployer

) internal pure returns (address predicted) {

    /// @solidity memory-safe-assembly

    assembly {

        let ptr := mload(0x40)

        // 部署者地址

        mstore(add(ptr, 0x38), deployer)

        // 后置字节码

        mstore(add(ptr, 0x24), 0x5af43d82803e903d91602b57fd5bf3ff)

        // 实现地址（implementation）

        mstore(add(ptr, 0x14), implementation)

        // 前置字节码

        mstore(ptr, 0x3d602d80600a3d3981f3363d3d373d3d3d363d73)

        // salt

        mstore(add(ptr, 0x58), salt)

        // 计算合约地址

        mstore(add(ptr, 0x78), keccak256(add(ptr, 0x0c), 0x37))

        predicted := keccak256(add(ptr, 0x43), 0x55)

    }

}

作用

○ 用于预测通过 create2 部署的代理合约地址。

○ 两种实现：

指定部署者的预测版本。

使用当前合约地址的预测版本。

预测公式

○ keccak256(0xff ++ deployer ++ salt ++ keccak256(bytecode))

deployer：部署合约的地址。

salt：提供的随机数。

bytecode：代理合约的字节码。

八、总结

EIP-1167 提供了一种标准化的代理合约实现，广泛应用于工厂模式和模块化合约。通过代理技术，可以显著节约部署成本，提高合约逻辑复用性，同时提升开发灵活性。

它是以太坊生态中不可或缺的工具，促进了智能合约的高效实现和模块化设计。

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