文章目录
1. EVM 概述
以太坊虚拟机（Ethereum Virtual Machine，EVM）是以太坊区块链的核心计算环境，负责执行智能合约和处理交易。它不仅是沙盒化（sandboxed）的，而且是完全隔离的，这意味着在 EVM 内运行的代码无法访问网络、文件系统或其他进程。
EVM 让所有以太坊节点能够达成共识，并在去中心化网络中保持一致的计算结果。
EVM 的作用
1.所有以太坊智能合约代码都在 EVM 内部运行，不依赖外部环境，确保代码执行的确定性。
2.EVM 运行在沙箱环境中，合约代码无法直接访问外部系统资源，确保安全性。
3.EVM 通过存储机制（Storage & Memory）记录智能合约的数据，所有交易最终会影响全局状态。
4.EVM 通过 Gas 费用防止恶意计算资源滥用，提高网络稳定性。
EVM 如何执行智能合约
1.EOA（外部拥有账户）发起交易，交易可以：
- 向另一个 EOA 或合约账户发送 ETH。
- 向合约账户发送数据，执行智能合约中的某个函数。
2.交易进入等待队列（内存池，Mempool），由矿工（PoW）或验证者（PoS）选择并打包进区块。
3.交易被矿工/验证者执行
- 交易执行时，EVM 读取合约代码，并根据操作码（Opcode）逐步执行。
- 操作码可能涉及计算、存储变更、资金转移等。
- 每个操作码都需要消耗 Gas，如果 Gas 不足，交易失败。
4.交易完成 & 状态更新
- 交易执行完毕后，EVM 将最终结果提交到全局状态数据库，并存入区块链。
- 交易的执行结果是不可逆的，区块链上的数据无法修改。
账户类型
以太坊有两种账户类型，EOA（外部拥有账户）与合约账户。
1.EOA（外部拥有账户，Externally Owned Account）
由用户控制，需要私钥进行签名。
可以发送交易（ETH 转账、调用智能合约）。
无法执行合约代码。
2.CA（合约账户，Contract Account）
由智能合约代码控制，存储在区块链上。
不能主动发起交易，只能被 EOA 或其他合约调用。
代码执行后，可以修改状态（如存储变量）或调用其他合约。
无论账户是否存储代码，EVM 对这两种账户的处理方式都是相同的。
每个账户都有一个持久化的键值存储，用于映射 256 位字到256 位字，这称为存储（storage）。
此外，每个账户还拥有一个以太（Ether）余额（确切来说是以 “Wei” 作为单位，1 Ether = 10¹⁸ Wei），可以通过发送包含以太的交易来修改账户余额。
交易
交易（Transaction）是从一个账户发送到另一个账户的消息（可以是相同账户，也可以是空账户）。交易可以包含二进制数据（称为“payload”）和以太（Ether）。
-
如果目标账户包含代码，那么该代码将会被执行，并且交易的 payload 将作为输入数据提供给该代码。
-
如果目标账户未设置（即交易没有接收者，或者接收者被设为 null），则该交易会创建一个新合约。
在合约创建交易中，合约的地址不是 0x0，而是由发送者的地址和其 nonce 计算得出。这种交易的 payload 实际上是EVM 字节码（bytecode），并会被执行，执行的输出数据将被永久存储为该合约的代码。
这意味着，创建合约时，你发送的并不是合约的实际代码，而是一个在执行时返回该代码的代码段。
注意
在合约创建的过程中，其代码仍然是空的。因此，在构造函数（constructor）执行完毕之前，不应在合约内部回调该合约，否则会导致错误。
示例：EOA 发送 ETH
用户 A（EOA）向用户 B（EOA）发送 1 ETH。交易签名后广播到以太坊网络，矿工打包后执行转账。
示例：EOA 调用智能合约
用户 A（EOA）调用一个 DEX 智能合约，要求兑换 ETH → USDT。交易发送到合约账户，合约代码执行兑换逻辑，完成交易。
示例：合约之间的交互
Uniswap 智能合约可以调用另一个合约（如 ERC-20 代币合约）来完成代币交易。
2. EVM 体系结构
在 EVM（以太坊虚拟机）的体系结构中，栈、内存、存储和 Gas 机制是四个非常关键的组件，它们共同影响了合约执行的效率和成本。
栈（Stack）
EVM 基于栈（Stack）运算，而非寄存器（Register）。栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，用于存储临时的计算结果，操作数和结果的进出都是通过栈完成的。每当执行一条指令时，它可能会从栈中弹出操作数并将结果推入栈中。栈最多只能容纳 1024 个元素，每个元素占 256-bit。
同时，栈只能访问顶部的 16 个元素，不能直接访问深层数据。在栈中，我们只能通过 DUP（复制）和 SWAP（交换）操作，在前 16 个元素范围内调整顺序。
内存（Memory）
EVM 中的内存是一个临时的存储区域，EVM 在每次执行消息调用（Message Call）时，都会提供一个全新的内存实例。
内存用于存储合约执行过程中需要的临时数据，比如数组、字符串等，通常用于函数调用的中间数据存储。内存的内容在交易完成后会被清除。
特点
1.内存的大小是动态变化的，可以根据需求扩展。访问未使用的内存时ÿ