イーサリアムスマートコントラクトGas費最適化ガイド:ドロップコスト向上効率

イーサリアムスマートコントラクトGas費最適化ガイド

イーサリアムのメインネットのGas費用は常に厄介な問題であり、特にネットワークが混雑している時に顕著です。ピーク時には、ユーザーはしばしば非常に高い取引手数料を支払う必要があります。したがって、スマートコントラクトの開発段階でGas費用の最適化を行うことが特に重要です。Gas消費の最適化は、取引コストを効果的に削減するだけでなく、取引効率を向上させ、ユーザーにより経済的で効率的なブロックチェーンの使用体験を提供します。

この記事では、イーサリアム仮想マシン(EVM)のGas費メカニズム、Gas費最適化に関する核心概念、及びスマートコントラクト開発時のGas費最適化のベストプラクティスについて概説します。これらの内容を通じて、開発者にインスピレーションと実用的な助けを提供し、一般ユーザーがEVMのGas費用の運用方式をよりよく理解できるよう、共にブロックチェーンエコシステムの課題に取り組むことを期待しています。

イーサリアムスマートコントラクトのGas最適化トップ10ベストプラクティス

EVMのGas費メカニズムの紹介

EVMに対応したネットワークでは、「Gas」とは特定の操作を実行するために必要な計算能力を測定する単位を指します。

EVMの構造レイアウトでは、Gasの消費は3つの部分に分かれています: 操作実行、外部メッセージ呼び出し、そしてメモリとストレージの読み書き。

各取引の実行には計算リソースが必要なため、無限ループや拒否サービス(DoS)攻撃を防ぐために一定の手数料が課されます。取引を完了するために必要な手数料は「ガス代」と呼ばれます。

EIP-1559(のロンドンハードフォーク)が発効して以来、Gas料金は以下の公式で計算されます:

ガス料金 = 使用したガスの単位 * (基本料金 + プライオリティ料金)

基本料金は破棄され、優先料金はインセンティブとして使用され、検証者が取引をブロックチェーンに追加することを奨励します。取引を送信する際により高い優先料金を設定すると、次のブロックに取引が含まれる可能性が高まります。これは、ユーザーが検証者に支払う一種の「チップ」に似ています。

! イーサリアムスマートコントラクトのガス最適化のためのトップ10のベストプラクティス

EVMにおけるGasの最適化を理解する

Solidityでスマートコントラクトをコンパイルする際、コントラクトは一連の「操作コード」、すなわちopcodesに変換されます。

どの操作コード(も、例えば契約の作成、メッセージ呼び出しの実行、アカウントストレージへのアクセス、および仮想マシン上での操作の実行)には、認知されたGas消費コストがあります。これらのコストはイーサリアムのホワイトペーパーに記録されています。

多数回のEIPの修正を経て、いくつかのオペコードのGasコストが調整され、黄皮書の内容と異なる可能性があります。

ガス最適化の基本概念

Gas最適化の核心理念は、EVMブロックチェーン上でコスト効率の高い操作を優先的に選択し、Gasコストが高い操作を避けることです。

EVMでは、以下の操作はコストが低いです:

  • メモリ変数の読み書き
  • 定数および不変変数を読み取る
  • ローカル変数の読み書き
  • calldata 配列や構造体などの calldata 変数を読み取る
  • 内部関数呼び出し

コストが高い操作には以下が含まれます:

  • コントラクトストレージに保存されている状態変数の読み書き
  • 外部関数呼び出し
  • ループ操作

EVMガス料金最適化のベストプラクティス

上述の基本概念に基づいて、私たちは開発者コミュニティのためにGas料金最適化のベストプラクティスリストを整理しました。これらの実践に従うことで、開発者はスマートコントラクトのGas料金消費を削減し、取引コストを低減し、より効率的でユーザーフレンドリーなアプリケーションを構築できます。

1. ストレージの使用をできるだけ減らす

Solidityにおいて、Storage(ストレージ)は限られたリソースであり、そのGas消費はMemory(メモリ)よりもはるかに高いです。スマートコントラクトがストレージからデータを読み書きするたびに、高額なGasコストが発生します。

イーサリアムのホワイトペーパーの定義によると、ストレージ操作のコストはメモリ操作の100倍以上高いです。例えば、OPcodesmloadおよびmstore命令は3 Gas単位しか消費しませんが、ストレージ操作であるsloadおよびsstoreは最も理想的な状況でも、コストが少なくとも100単位は必要です。

制限されたストレージ使用方法は以下の通りです:

  • 非永続的データをメモリに保存する
  • ストレージの変更回数を減らす: 中間結果をメモリに保存し、すべての計算が完了した後に、結果をストレージ変数に割り当てます。

! [イーサリアムスマートコントラクトのガス最適化のためのトップ10のベストプラクティス](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-b237228ebe933741fb60f2e8bcb38405.webp0192837465674839201

) 2. 変数パッキング

スマートコントラクト中に使用されるStorage slot###ストレージスロット(の数および開発者がデータを表示する方法は、Gas費の消費に大きな影響を与えます。

Solidityコンパイラは、コンパイルプロセス中に連続したストレージ変数をパッケージ化し、32バイトのストレージスロットを変数ストレージの基本単位として使用します。変数のパッケージ化とは、変数を合理的に配置して、複数の変数が単一のストレージスロットに適合できるようにすることを指します。

この詳細の調整により、開発者は20,000Gasを節約できます)未使用のストレージスロットを保存するには20,000Gas(が必要ですが、現在は2つのストレージスロットのみが必要です。

各ストレージスロットはGasを消費するため、変数のパッケージ化は必要なストレージスロットの数を減らすことでGasの使用を最適化します。

! [イーサリアムスマートコントラクトのガス最適化のためのトップ10のベストプラクティス])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-30f0bc370a7b9ca65f3d623c31262b76.webp(

) 3. データ型の最適化

変数は様々なデータ型で表現できますが、異なるデータ型に対応する操作コストは異なります。適切なデータ型を選択することで、Gasの使用を最適化するのに役立ちます。

例えば、Solidityでは、整数は異なるサイズに細分化できます:uint8、uint16、uint32など。EVMは256ビット単位で操作を実行するため、uint8を使用するとEVMは最初にそれをuint256に変換する必要があり、この変換は追加のガスを消費します。

単独で見ると、ここでuint256を使用する方がuint8よりも安価です。しかし、以前に提案した変数のパッキング最適化を使用する場合は異なります。開発者が4つのuint8変数を1つのストレージスロットにパッキングできれば、それらを反復するための総コストは4つのuint256変数よりも低くなります。こうすることで、スマートコントラクトは1回のストレージスロットの読み書きを行い、1回の操作で4つのuint8変数をメモリ/ストレージに配置できます。

![イーサリアムスマートコントラクトのGas最適化トップ10のベストプラクティス]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-995905cb414526d4d991899d0c2e6443.webp(

) 4. 固定サイズの変数を動的変数の代わりに使用する

データが32バイト以内に制御できる場合は、bytesまたはstringsの代わりにbytes32データ型を使用することをお勧めします。一般的に、固定サイズの変数は可変サイズの変数よりもガスを少なく消費します。バイトの長さを制限できる場合は、bytes1からbytes32の最小の長さを選択するようにしてください。

! [イーサリアムスマートコントラクトのガス最適化のためのトップ10のベストプラクティス]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-55fcdb765912ef9cd238c46b1d248cff.webp(

) 5. マッピングと配列

Solidityのデータリストは、2つのデータ型で表すことができます: 配列###Arrays(とマッピング)Mappings(ですが、それらの構文と構造は全く異なります。

マッピングはほとんどの場合、効率が高くコストが低いですが、配列はイテラブル性を持ち、データ型のパッキングをサポートしています。したがって、データリストを管理する際には、イテレーションが必要ない限り、またはデータ型のパッキングによってGas消費を最適化できる場合を除いて、マッピングを優先して使用することをお勧めします。

! [イーサリアムスマートコントラクトのガス最適化のためのトップ10ベストプラクティス])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-5f3d7e103e47c886f50599cffe35c707.webp(

) 6. メモリの代わりに calldata を使用する

関数の引数で宣言された変数は、calldataまたはmemoryに格納できます。両者の主な違いは、memoryは関数によって変更できるのに対し、calldataは不変であることです。

この原則を覚えておいてください: 関数の引数が読み取り専用の場合、memoryではなくcalldataを優先して使用するべきです。これにより、関数のcalldataからmemoryへの不必要なコピー操作を回避できます。

! [イーサリアムスマートコントラクトのガス最適化のためのトップ10のベストプラクティス]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-9c566626ab499ef65d6f5089a2876ad3.webp(

) 7. できるだけConstant/Immutableキーワードを使用してください。

Constant/Immutable変数は契約のストレージに保存されません。これらの変数はコンパイル時に計算され、契約のバイトコードに保存されます。したがって、ストレージと比較してアクセスコストははるかに低くなりますので、可能な限りConstantまたはImmutableキーワードを使用することをお勧めします。

! [イーサリアムスマートコントラクトのガス最適化のためのトップ10のベストプラクティス]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-c0701f9e09280a1667495d54e262dd2f.webp(

) 8. オーバーフロー/アンダーフローが発生しないことを確認してUncheckedを使用します

開発者が算術演算がオーバーフローやアンダーフローを引き起こさないことを確認できる場合、Solidity v0.8.0で導入されたuncheckedキーワードを使用して、不必要なオーバーフローやアンダーフローのチェックを回避し、ガスコストを節約できます。

さらに、0.8.0以上のバージョンのコンパイラはSafeMathライブラリを使用する必要がなくなりました。なぜなら、コンパイラ自体にオーバーフローとアンダーフローの保護機能が組み込まれているからです。

![イーサリアムスマートコントラクトのGas最適化トップ10のベストプラクティス]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-a823fb7761aafa6529a6c45304e0314b.webp(

) 9. オプティマイザー

修正器のコードは修正された関数に埋め込まれており、修正器を使用するたびにそのコードがコピーされます。これによりバイトコードのサイズが増加し、ガス消費が増加します。

内部関数_checkOwner###(にロジックを再構築することで、修飾子内でこの内部関数を再利用でき、バイトコードサイズを削減し、ガスコストを低減できます。

![イーサリアムスマートコントラクトのGas最適化トップ10ベストプラクティス])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-839b91e2f02389949aa698d460a497d8.webp(

) 10. ショートサーキット最適化

||および&&演算子に対して、論理演算はショートサーキット評価が行われます。つまり、最初の条件が論理式の結果を決定できる場合、2つ目の条件は評価されません。

Gas消費を最適化するために、計算コストが低い条件を前に置くべきです。これにより、高コストの計算をスキップできる可能性があります。

! [イーサリアムスマートコントラクトのガス最適化のためのトップ10のベストプラクティス]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-a141884dcdcdc56faff12eee2601b7b7.webp(

その他の一般的な推奨事項

) 1. 不要なコードを削除する

契約に未使用の関数や変数が存在する場合は、それらを削除することをお勧めします。これは、契約のデプロイコストを削減し、契約のサイズを小さく保つ最も直接的な方法です。

以下は幾つかの実用的なアドバイスです:

  • 最も効率的なアルゴリズムを使用して計算します。契約内で直接特定の計算結果を使用する場合は、これらの冗長な計算プロセスを削除する必要があります。本質的に、使用されていない計算は削除されるべきです。

  • イーサリアムにおいて、開発者はストレージスペースを解放することによってGas報酬を得ることができます。もしある変数がもはや必要ない場合は、deleteキーワードを使ってそれを削除するか、デフォルト値に設定するべきです。

  • ループ最適化:高コストのループ操作を避け、可能な限りループを統合し、繰り返し計算をループ本体の外に移動する。

2. プリコンパイルされたスマートコントラクトを使用する

プレコンパイルされたコントラクトは、暗号化やハッシュ操作などの複雑なライブラリ関数を提供します。コードはEVM上ではなく、クライアントノードのローカルで実行されるため、必要なGasが少なくなります。プレコンパイルされたコントラクトを使用することで、スマートコントラクトの実行に必要な計算量を減らすことができ、Gasを節約できます。

プレコンパイルコントラクトの例には、楕円曲線デジタル署名アルゴリズム###ECDSA(およびSHA2-256ハッシュアルゴリズムが含まれます。スマートコントラクト内でこれらのプレコンパイルコントラクトを使用することで、開発者はガスコストを削減し、アプリケーションの実行効率を向上させることができます。

) 3. インラインアセンブリコードを使用する

インラインアセンブリ###in-line assembly(は、開発者がEVMによって直接実行可能な低レベルでありながら効率的なコードを記述できるようにし、高価なSolidityオペコードを使用する必要がありません。インラインアセンブリは、メモリとストレージの使用をより正確に制御できるため、Gasコストをさらに削減します。さらに、インラインアセンブリは、Solidityだけでは実現が難しい複雑な操作を実行でき、Gas消費を最適化するためのさらなる柔軟性を提供します。

しかし、インラインアセンブリを使用することもリスクを伴い、簡単に出やすいです。

ETH-0.59%
原文表示
このページには第三者のコンテンツが含まれている場合があり、情報提供のみを目的としております(表明・保証をするものではありません)。Gateによる見解の支持や、金融・専門的な助言とみなされるべきものではありません。詳細については免責事項をご覧ください。
  • 報酬
  • 5
  • 共有
コメント
0/400
MEVEyevip
· 8時間前
このガスは本当に高すぎる
原文表示返信0
airdrop_huntressvip
· 11時間前
ガスはもう月に行って、土を食べています。
原文表示返信0
SchrodingerWalletvip
· 07-28 09:53
確かに安くなったが、取引するお金がない
原文表示返信0
BearMarketMonkvip
· 07-28 09:45
高いガス代、貧乏になった
原文表示返信0
ApeWithAPlanvip
· 07-28 09:39
いつ安くなるの?L2、早くしてくれ。
原文表示返信0
いつでもどこでも暗号資産取引
qrCode
スキャンしてGateアプリをダウンロード
コミュニティ
日本語
  • 简体中文
  • English
  • Tiếng Việt
  • 繁體中文
  • Español
  • Русский
  • Français (Afrique)
  • Português (Portugal)
  • Bahasa Indonesia
  • 日本語
  • بالعربية
  • Українська
  • Português (Brasil)