预编译合约介绍

FISCO BCOS 2.0受以太坊内置合约启发，实现了一套预编译合约框架。未来，我们还会尝试将现有的典型业务场景抽象，开发成预编译合约模板，作为底层提供的基础能力，帮助用户更快的更方便的在业务中使用FISCO BCOS。

预编译合约的好处

可访问分布式存储接口：基于这套框架，用户可以访问本地DB存储状态，实现自己需要的任何逻辑。

更好的性能表现：由于实现是C++代码，会编译在底层中，不需要进入EVM执行，可以有更好的性能。

无需学习Solidity语言即可上手：基于FISCO BCOS预编译合约框架，开发者可以使用C++开发自己的预编译合约，快速实现需要的业务逻辑，而不需要学习Solidity语言。

并行模型大幅提升处理能力：我们在2.0版本中基于预编译合约和DAG实现了合约的并行执行，用户只需要指定接口冲突域，底层会自动根据冲突域构建交易依赖关系图，根据依赖关系尽可能并行执行交易，从而使得交易处理能力大幅提升。

预编译合约与以太坊内置合约的对比

上述说到，FISCO BCOS 预编译合约受以太坊内置合约启发，但实现原理却是大不相同的。

以太坊通过内置合约来避免EVM中复杂计算的代价，以太坊当前使用内置合约实现了8个函数（如下表所示）。可以看到，以太坊内置合约占用了0x1-0x8这8个地址，每个内置合约实际上就是一个本地函数的调用，只能用于状态无关的计算使用。

用户在Solidity中使用内置合约，需要借助call这个操作，依次输入下列参数

call(gasLimit, to, value, inputOffset, inputSize, outputOffset, outputSize)

包括内置合约地址、输入参数偏移、输入参数大小、输出参数偏移和输出参数大小，对用户而言，这不是一件简单的事情。

而FISCO BCOS的预编译合约框架，支持复杂的参数类型，支持通过AMDB读取和存储数据。每个预编译合约地址固定，合约内可以实现多个接口，所实现接口的调用方式与原生Solidity完全相同。

下图是比较直观的对比：

注：√ 代表支持，× 代表不支持

FISCO BCOS预编译合约架构

通过这一小节，你可以清楚了解预编译合约模块在FISCO BCOS中的位置，以及预编译合约的执行流程。

如下图所示，预编译合约会被区块执行引擎所调用，区块验证器通过区块执行引擎来执行区块，执行引擎执行区块时，会根据被调用合约的地址，来判断使用EVM还是预编译合约引擎。

当被调用的合约地址是EVM合约时，执行引擎会创建并执行EVM来执行交易；当被调用合约地址是已注册的预编译合约地址时，执行引擎通过调用地址对应的预编译合约接口来执行交易。

预编译合约执行流程如下图所示：

执行引擎首先根据预编译合约地址拿到合约对象，然后通过调用合约对象的call接口来获取执行结果。call接口中的操作主要包括：

  1. 根据调用参数解析出被调用的接口
  2. 根据ABI编码解析传入的参数
  3. 执行被调用的合约接口
  4. 将执行结果ABI编码并返回

所以，开发者如果要开发预编译合约，只需要实现其预编译合约的call接口和在执行引擎中注册所实现合约的地址即可。

预编译合约在FISCO BCOS 2.0中的应用

FISCO BCOS当前系统合约及地址如下表：

地址 合约 说明
0x1000 SystemConfigPrecompiled 实现对群组系统参数配置管理
0x1001 TableFactoryPrecompiled Solidity中使用的Table
0x1002 CRUDPrecompiled CRUD接口实现，供SDK对链上表增删改查
0x1003 ConsensusPrecompiled 群组节点及节点身份管理
0x1004 CNSPrecompiled 保存更新CNS(contract name service)信息
0x1005 PermissionPrecompiled 基于表的权限控制
0x1006 ParallelConfigPrecompiled Solidity中合约并行接口配置
0x1007 ContractLifecyclePrecompiled 合约生命周期管理
0x1008 ChainGovernancePrecompiled 角色权限管理
0x1010 KVTableFactoryPrecompiled Solidity中使用KVTable

预编译合约接口描述与SDK支持

SystemConfigPrecompiled-0x1000

接口声明

pragma solidity ^0.4.24;

contract SystemConfigPrecompiled
{
    function setValueByKey(string key, string value) public returns(int256);
}

setValueByKey说明

SDK支持

TableFactoryPrecompiled-0x1001

接口声明

完整solidity请参考这里

pragma solidity>=0.4.24 <0.6.11;

contract TableFactory {
    function openTable(string tableName) public view returns (Table); //open table
    function createTable(string tableName, string keyField, string valueFields) public returns (int256); //create table
}

openTable说明

createTable说明

CRUDPrecompiled-0x1002

接口声明

pragma solidity ^0.4.24;

contract CRUDPrecompiled {
    function insert(string tableName, string key, string entry, string) public returns (int256);
    function remove(string tableName, string key, string condition, string) public returns (int256);
    function select(string tableName, string key, string condition, string)
        public
        view
        returns (string);
    function update(
        string tableName,
        string key,
        string entry,
        string condition,
        string
    ) public returns (int256);
    function desc(string tableName) public view returns (string, string);
}

接口说明

SDK支持

ConsensusPrecompiled-0x1003

接口声明

pragma solidity ^0.4.24;

contract ConsensusPrecompiled {
    function addSealer(string) public returns (int256);
    function addObserver(string) public returns (int256);
    function remove(string) public returns (int256);
}

接口说明

SDK支持

CNSPrecompiled-0x1004

接口声明

pragma solidity ^0.4.24;

contract CNSPrecompiled
{
    function insert(string name, string version, string addr, string abi) public returns(uint256);
    function selectByName(string name) public constant returns(string);
    function selectByNameAndVersion(string name, string version) public constant returns(string);
    function getContractAddress(string name, string version) public constant returns(address);
}

接口说明

SDK支持

PermissionPrecompiled-0x1005

接口声明

pragma solidity ^0.4.24;

contract PermissionPrecompiled {
    function insert(string table_name, string addr) public returns (int256);
    function remove(string table_name, string addr) public returns (int256);
    function queryByName(string table_name) public view returns (string);

    function grantWrite(address contractAddr, address user)
        public
        returns (int256);
    function revokeWrite(address contractAddr, address user)
        public
        returns (int256);
    function queryPermission(address contractAddr) public view returns (string);
}

接口说明

SDK支持

ParallelConfigPrecompiled-0x1006

接口声明

pragma solidity ^0.4.24;

contract ParallelConfigPrecompiled {
    function registerParallelFunctionInternal(address, string, uint256)
        public
        returns (int256);
    function unregisterParallelFunctionInternal(address, string)
        public
        returns (int256);
}

接口说明

ContractLifeCyclePrecompiled-0x1007

接口声明

pragma solidity ^0.4.24;

contract ContractLifeCyclePrecompiled {
    function freeze(address addr) public returns(int);
    function unfreeze(address addr) public returns(int);
    function grantManager(address contractAddr, address userAddr) public returns(int);
    function getStatus(address addr) public constant returns(int,string);
    function listManager(address addr) public constant returns(int,address[]);
}

接口说明

SDK支持

ChainGovernancePrecompiled-0x1008

接口声明

pragma solidity ^0.4.24;


contract ChainGovernancePrecompiled {
    function grantCommitteeMember(address user) public returns (int256);

    function revokeCommitteeMember(address user) public returns (int256);

    function listCommitteeMembers() public view returns (string);

    function queryCommitteeMemberWeight(address user)
        public
        view
        returns (bool, int256);

    function updateCommitteeMemberWeight(address user, int256 weight)
        public
        returns (int256);
    function queryVotesOfMember(address member) public view returns (string);
    function queryVotesOfThreshold() public view returns (string);
    // threshold [0,100)
    function updateThreshold(int256 threshold) public returns (int256);

    function queryThreshold() public view returns (int256);

    function grantOperator(address user) public returns (int256);

    function revokeOperator(address user) public returns (int256);

    function listOperators() public view returns (string);

    // account life cycle
    function freezeAccount(address account) public returns (int256);

    function unfreezeAccount(address account) public returns (int256);

    function getAccountStatus(address account) public view returns (string);
}

SDK支持

KVTableFactoryPrecompiled-0x1010

接口声明

pragma solidity>=0.4.24 <0.6.11;
//one record
contract Entry {
    function getInt(string memory) public view returns (int256) {}
    function getUInt(string memory) public view returns (uint256) {}
    function getAddress(string memory) public view returns (address) {}
    function getBytes64(string memory) public view returns (bytes1[64] memory) {}
    function getBytes32(string memory) public view returns (bytes32) {}
    function getString(string memory) public view returns (string memory) {}

    function set(string memory, int256) public {}
    function set(string memory, uint256) public {}
    function set(string memory, string memory) public {}
    function set(string memory, address) public {}
}

contract KVTableFactory {
    function openTable(string memory) public view returns (KVTable) {}
    function createTable(string memory, string memory, string memory) public returns (int256) {}
}

//KVTable per permiary key has only one Entry
contract KVTable {
    function get(string memory) public view returns (bool, Entry) {}
    function set(string memory, Entry) public returns (int256) {}
    function newEntry() public view returns (Entry) {}
}

接口说明