Facebook Move编程语言入门

原创 管理员 2019/7/15 21:47:48

Facebook区块链项目Libra的其中一个技术亮点,就是它使用了一种称为Move的新编程语言,那么这种语言是怎样的呢,今天我们就从其官方的概述资料入手,近距离了解这种新的语言。以下内容为译文:Move是一种新的编程语言,它为Libra区块链提供了一个安全和可编程的基础。Lib…

Facebook区块链项目Libra的其中一个技术亮点,就是它使用了一种称为Move的新编程语言,那么这种语言是怎样的呢,今天我们就从其官方的概述资料入手,近距离了解这种新的语言。

以下内容为译文:

Move是一种新的编程语言,它为Libra区块链提供了一个安全和可编程的基础。Libra区块链中的账户是任意数量Move资源及Move模块的容器。提交至Libra 区块链的每个事务,都使用以 Move语言编写的事务脚本对其逻辑进行编码。

这个事务脚本可调用模块声明的过程来更新区块链的全局状态。

在本指南的第一部分内容中,我们将概括性地介绍Move语言的主要特点:

  1. Move事务脚本启用可编程事务;

  2. Move模块允许组合型智能合约;

  3. Move语言具有第一类资源(First Class Resource);

对于求知欲强的读者来说,Move编程语言的技术论文包含了更多关于该语言的细节信息:


在本指南的第二部分,我们将向你展示如何在Move中间代码优化(IR)的环境下编写自己的应用。初始的测试网并不支持自定义Move程序,但这些功能可供你在本地试用。

Libra

(图片来自:libra.org)

 

一、Move语言的主要特点

 

1、1 Move事务脚本启用可编程事务

  1. 每个Libra事务都包含一个Move事务脚本,该脚本对验证者应代表客户端执行的逻辑进行编码(例如,将Libra币从Alice的账户移动到Bob的账户);

  2. 事务脚本通过调用一个或多个Move模块的过程,与Libra区块链全局存储中发布的Move资源进行交互;

  3. 事务脚本不会存储在全局状态当中,因此其它事务脚本无法调用它,这是一个一次性程序;

  4. 我们在编写事务脚本时,提供了几个事务脚本示例;

1、2 Move 模块允许组合型智能合约

Move模块定义了更新Libra区块链全局状态的规则。Move模块与其它区块链中的智能合约一样都是解决相同的问题。模块声明了可在用户账户下发布的资源类型。Libra区块链中的每个账户都是任意数量资源和模块的容器。

  1. 模块声明结构类型(包括资源,这是一种特殊的结构)以及过程;

  2. Move模块的过程,定义了创建、访问以及销毁其声明类型的规则。

  3. 模块是可重用的。一个模块中声明的结构类型,可以使用另一个模块中声明的结构类型,并且一个模块中声明的过程可以调用另一个模块中声明的公共过程。模块可以调用在其他Move模块中声明的过程。事务脚本可以调用已发布模块的任何公共过程。

  4. 最终,Libra用户将能在自己的帐户下发布模块。

1、3 Move语言具有第一类资源

  1. Move的主要功能是定义自定义资源类型。资源类型用于编码具有丰富可编程性的安全数字资产。

  2. 资源是语言中的普通值,它们可存储为数据结构,作为参数传递给procedure,从procedure返回,等等;

  3. Move类型系统为资源提供了特殊的安全保障。Move资源不能复制、重复使用或丢弃。资源类型只能由定义该类型的模块创建或销毁。这些保障是由Move虚拟机通过bytecode验证静态地强制执行的。Move虚拟机将拒绝运行尚未通过bytecode检验器的代码;

  4. Libra币作为一种资源类型,其名称为LibraCoin.TLibraCoin.T在语言中没有特殊的地位,每种资源都享有相同的保护待遇;

二、 Move语言底层

 

2、1 Move中间代码优化(IR)

本节介绍如何使用Move IR 编写事务脚本以及模块。先提醒下读者,这个Move IR 目前还处于早期的阶段,因此并不稳定,它也是接下来会介绍的Move 源语言的前身(有关详细信息,请参阅未来开发者体验部分内容)。Move IR是在Move bytecode之上的一个很薄的语法层,用于测试bytecode验证者以及虚拟机,它对开发者而言不是特别友好。Move IR足以用于编写人类可读的代码,但无法直接转换为Move bytecode。尽管Move IR还是有些粗糙,我们还是对这个Move语言感到兴奋,并希望开发者们可以尝试一下它。


我们会介绍关于Move IR的重要演示代码段,并鼓励读者通过在本地编译、运行和修改示例来了解它。libra/language/README.md以及libra/language/ir_to_bytecode/README.md的说明文件解释了如何执行此操作。

2、2 编写事务脚本

正如我们在Move事务脚本启用可编程事务部分内容中所解释的,用户编写事务脚本,以请求对Libra区块链的全局存储进行更新。几乎任何事务脚本中都会出现两个重要的构建块:LibraAccount.TLibraCoin.T资源类型,LibraAccount是模块的名称,T是该模块声明的资源的名称。这是在Move中常见的命名规则。模块声明的“main”类型通常命名为T.


当我们说一个用户“在Libra区块链上拥有一个地址为0xff的帐户”时,我们的意思是,这个0xff地址持有LibraAccount.T资源的实例。每个非空地址都有一个LibraAccount.T资源。此资源存储账户数据,如序列号、验证密钥和余额。要与帐户交互的Libra系统的任何部分,都必须通过从LibraAccount.T资源中读取数据或调用LibraAccount模块的过程。

账户余额是LibraCoin.T的一种类型资源。正如我们在Move具有第一类资源部分内容中解释的,这是Libra币的一种类型。这种类型是语言中的“第一类公民”,就像其他Move资源一样。LibraCoin.T的类型的资源可以存储在过程变量中,在过程之间传递,等等。

我们鼓励感兴趣的读者在libra/language/stdlib/modules/ directory目录下检查LibraAccountLibraCoin模块中这两个关键资源的Move IR定义,

现在,让我们看看程序员如何在一个事务脚本中与这些模块和资源交互。


// Simple peer-peer payment example.

// Use LibraAccount module published on the blockchain at account address // 0x0...0 (with 64 zeroes). 0x0 is shorthand that the IR pads out to // 256 bits (64 digits) by adding leading zeroes. import 0x0.LibraAccount; import 0x0.LibraCoin; main(payee: address, amount: u64) {  // The bytecode (and consequently, the IR) has typed locals.  The scope of  // each local is the entire procedure. All local variable declarations must  // be at the beginning of the procedure. Declaration and initialization of  // variables are separate operations, but the bytecode verifier will prevent  // any attempt to use an uninitialized variable.  let coin: R#LibraCoin.T;  // The R# part of the type above is one of two *kind annotation* R# and V#  // (shorthand for "Resource" and "unrestricted Value"). These annotations  // must match the kind of the type declaration (e.g., does the LibraCoin  // module declare `resource T` or `struct T`?).

// Acquire a LibraCoin.T resource with value `amount` from the sender's  // account.  This will fail if the sender's balance is less than `amount`.  coin = LibraAccount.withdraw_from_sender(move(amount));  // Move the LibraCoin.T resource into the account of `payee`. If there is no  // account at the address `payee`, this step will fail  LibraAccount.deposit(move(payee), move(coin));

 // Every procedure must end in a `return`. The IR compiler is very literal:  // it directly translates the source it is given. It will not do fancy  // things like inserting missing `return`s.  return; }

此事务脚本存在着一个不幸的问题:如果地址接收方没有账户,它将失败。我们将通过修改脚本来解决这个问题,为接收方创建一个账户(如果接收方还不具备账户的话)。

// A small variant of the peer-peer payment example that creates a fresh
// account if one does not already exist.


import 0x0.LibraAccount; import 0x0.LibraCoin; main(payee: address, amount: u64) {  let coin: R#LibraCoin.T;  let account_exists: bool;

// Acquire a LibraCoin.T resource with value `amount` from the sender's  // account.  This will fail if the sender's balance is less than `amount`.  coin = LibraAccount.withdraw_from_sender(move(amount));

account_exists = LibraAccount.exists(copy(payee));

if (!move(account_exists)) {    // Creates a fresh account at the address `payee` by publishing a    // LibraAccount.T resource under this address. If theres is already a    // LibraAccount.T resource under the address, this will fail.    create_account(copy(payee));  }

 LibraAccount.deposit(move(payee), move(coin));  return; }

让我们看一个更复杂的例子。在这个例子中,我们将使用事务脚本为多个接收方进行支付(而不是单个接收方)。




// Multiple payee example. This is written in a slightly verbose way to // emphasize the ability to split a `LibraCoin.T` resource. The more concise // way would be to use multiple calls to `LibraAccount.withdraw_from_sender`.

import 0x0.LibraAccount; import 0x0.LibraCoin; main(payee1: address, amount1: u64, payee2: address, amount2: u64) { let coin1: R#LibraCoin.T; let coin2: R#LibraCoin.T; let total: u64;

total = move(amount1) + copy(amount2); coin1 = LibraAccount.withdraw_from_sender(move(total)); // This mutates `coin1`, which now has value `amount1`. // `coin2` has value `amount2`. coin2 = LibraCoin.withdraw(&mut coin1, move(amount2));

// Perform the payments LibraAccount.deposit(move(payee1), move(coin1)); LibraAccount.deposit(move(payee2), move(coin2)); return; }

好了,到这里,我们就结束了事务脚本部分的展示,有关更多例子,包括初始测试网中支持的事务脚本,请参阅

libra/language/stdlib/transaction_scripts



2、3 编写模块

现在,我们把注意力集中到编写自己的Move模块上,而不仅仅是重用现有的LibraAccountLibraCoin模块。考虑这样一个情况:Bob将来某个时候将在地址a创建一个帐户,Alice想要“指定”Bob一笔资金,以便他可以在账户创建后将其存入自己的帐户。但她也希望,如果Bob一直不创建一个账户,她就能收回这笔资金。


为了解决Alice的这个问题,我们将编写一个专用的EarmarkedLibraCoin模块,它会:

  1. 声明一个新的资源类型EarmarkedLibraCoin.T,它封装了一笔Libra币以及接收方地址;

  2. 允许Alice创建此类型资源,并在其账户下发布(create过程);

  3. 允许Bob声明资源(claim_for_recipient过程);

  4. 允许任何拥有EarmarkedLibraCoin.T资源类型的人销毁它,并获取底层的Libra币(unwrap过程);

// A module for earmarking a coin for a specific recipient
module EarmarkedLibraCoin {
  import 0x0.LibraCoin;


// A wrapper containing a Libra coin and the address of the recipient the  // coin is earmarked for.  resource T {    coin: R#LibraCoin.T,    recipient: address  }

// Create a new earmarked coin with the given `recipient`.  // Publish the coin under the transaction sender's account address.  public create(coin: R#LibraCoin.T, recipient: address) {    let t: R#Self.T;

// Construct or "pack" a new resource of type T. Only procedures of the    // `EarmarkedCoin` module can create an `EarmarkedCoin.T`.    t = T {      coin: move(coin),      recipient: move(recipient),    };

// Publish the earmarked coin under the transaction sender's account    // address. Each account can contain at most one resource of a given type;    // this call will fail if the sender already has a resource of this type.    move_to_sender(move(t));    return;  }

// Allow the transaction sender to claim a coin that was earmarked for her.  public claim_for_recipient(earmarked_coin_address: address): R#Self.T {    let t: R#Self.T;    let t_ref: &R#Self.T;    let sender: address;

// Remove the earmarked coin resource published under `earmarked_coin_address`.    // If there is resource of type T published under the address, this will fail.    t = move_from(move(earmarked_coin_address));

t_ref = &t;    // This is a builtin that returns the address of the transaction sender.    sender = get_txn_sender();    // Ensure that the transaction sender is the recipient. If this assertion    // fails, the transaction will fail and none of its effects (e.g.,    // removing the earmarked coin) will be committed.  99 is an error code    // that will be emitted in the transaction output if the assertion fails.    assert(*(&move(t_ref).recipient) == move(sender), 99);

return move(t);  }

// Allow the creator of the earmarked coin to reclaim it.  public claim_for_creator(): R#Self.T {    let t: R#Self.T;    let coin: R#LibraCoin.T;    let recipient: address;    let sender: address;

sender = get_txn_sender();    // This will fail if no resource of type T under the sender's address.    t = move_from(move(sender));    return move(t);  }

// Extract the Libra coin from its wrapper and return it to the caller.  public unwrap(t: R#Self.T): R#LibraCoin.T {    let coin: R#LibraCoin.T;    let recipient: address;

// This "unpacks" a resource type by destroying the outer resource, but    // returning its contents. Only the module that declares a resource type    // can unpack it.    T { coin, recipient } = move(t);    return move(coin);  }

}

Alice可以为Bob创建一种预先安排的币,方法是创建一个事务脚本,调用Bob的地址a的create,以及她所拥有的LibraCoin.T。一旦地址a被创建,Bob就可以通过从a发送一个事务来领取这笔币,这会调用claim_for_recipient,将结果传递给unwrap,并将返回的LibraCoin存储在他希望的任何地方。如果Bob在创建a的过程中花费的时间太长,而Alice想要收回她的资金,那么Alice可以使用 claim_for_creator,然后unwrap


观察型读者可能已经注意到,本模块中的代码对LibraCoin.T的内部结构不可知。它可以很容易地使用泛型编程(例如,resource T { coin: AnyResource, ... })编写。我们目前正致力于为Move增加这种参量多态性。

2、4 未来开发者体验

在不久的将来,Move IR将稳定下来,编译和验证程序将变得更加对用户友好。此外,IR源的位置信息将被跟踪,然后传递给验证者,以使错误消息更容易排错。然而,IR将继续作为测试Move bytecode的工具。它是作为底层bytecode的一种语义透明的表示。


为了允许有效的测试, IR编译器需生成错误的代码,这些代码将被bytecode验证者拒绝,或在编译器的运行时失败。

而对用户友好的源语言则是另一种选择,它应该拒绝编译在管道的后续步骤中将失败的代码。

未来,我们将拥有更高层次的Move源语言。这种源语言将被设计成安全而容易地表达常见的Move惯用语和编程模式。由于Move bytecode是一种新语言,而Libra区块链是一种新的编程环境,我们对应支持的习惯用法和模式的理解,仍在不断发展。目前,源语言还处于开发的早期阶段,我们还没有为它准备好发布时间表。


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