【区块链安全 | 第二十篇】类型之运算符

运算符

算术和位运算符在两个操作数类型不同时也可以使用。我们可以编写表达式 y = x + z，其中 x 是 uint8 类型，而 z 是 uint32 类型。在这种情况下，会使用以下机制来确定运算的执行类型（这对是否发生溢出非常关键）以及运算结果的类型：

• 如果右操作数的类型可以隐式转换为左操作数的类型，则采用左操作数的类型。

• 如果左操作数的类型可以隐式转换为右操作数的类型，则采用右操作数的类型。

• 否则，操作不被允许。

如果其中一个操作数是字面量数字，它首先会被转换为其“移动类型”，即足以容纳该值的最小类型（同位宽的无符号类型被认为比有符号类型更小）。如果两个操作数都是字面量数字，则运算将使用实际所需的无限精度进行计算，以确保在结果用于非字面量类型时不会丢失精度。

运算符的结果类型与实际执行运算的类型一致，而比较运算符的结果类型始终是 bool。

运算符 **（指数运算）、<< 和 >> 会使用左操作数的类型进行运算并返回结果。

三元运算符

三元运算符用于类似 <表达式> ? <真表达式> : <假表达式> 的表达式。根据主表达式的计算结果，仅执行 <真表达式> 或 <假表达式> 中的一个。如果 <表达式> 计算结果为真，则计算 <真表达式>；否则计算 <假表达式>。

三元运算符的结果类型不一定与其操作数类型一致，即使所有操作数都是有理数字面量。结果类型是根据两个备选表达式的类型共同确定的，并在需要时首先转换为它们的“移动类型”。

因此，表达式 255 + (true ? 1 : 0) 会因为算术溢出而失败。原因在于 (true ? 1 : 0) 的类型是 uint8，导致整个加法操作也在 uint8 类型下执行，而结果 256 超出了该类型的范围。

另一个例子是 1.5 + 1.5 是有效的表达式，但 1.5 + (true ? 1.5 : 2.5) 则无效。这是因为前者是一个单纯的有理数表达式，在无限精度下进行计算，仅结果值是关键；而后者涉及将有理数值转换为整数，这是当前不被允许的操作。

复合运算符和增量/减量运算符

如果 a 是一个左值（即变量或可赋值的表达式），则以下运算符可作为简写形式使用：

• a += e 等价于 a = a + e。类似地，-=、*=、/=、%=、|=、&=、^=、<<= 和 >>= 也遵循相同的规则。

• a++ 和 a-- 分别等价于 a += 1 和 a -= 1，但它们的表达式值为变更前的原始值。相比之下，++a 和 --a 产生相同的值变化，但返回的是变更后的值。

删除运算符

• delete a 会将变量 a 重置为其类型的默认初始值。例如，对于整数，它等价于 a = 0。它也可用于数组，此时会将数组长度设置为 0，或将静态数组的所有元素重置为初始值。

• delete a[x] 会删除数组中索引为 x 的元素，保留其他元素和数组的原始长度。这意味着数组中会留下一个空位。如果你需要频繁删除元素，使用映射（mapping）可能是更合适的选择。

对于结构体，delete a 会将该结构体的所有成员重置。换句话说，执行 delete a 后的结果相当于该结构体被声明但尚未赋值。请注意：delete 对映射类型无效（因为映射的键可能是任意值且通常未知）。因此，删除一个结构体时会重置其所有非映射成员，并递归地重置成员值，除非某个成员本身是映射类型。不过，你可以使用 delete a[x] 来删除映射中某个特定键的值。

需要特别注意的是，delete a 实质上相当于对 a 进行一次赋值操作，即它会将一个新对象赋值给 a。当 a 是引用类型变量时，这一点尤为关键：它仅影响 a 本身，而不会修改 a 原本引用的数据对象。

// SPDX-License-Identifier: GPL-3.0
pragma solidity >=0.4.0 <0.9.0;

contract DeleteExample {
    uint data;  // 定义一个 uint 类型的变量 data
    uint[] dataArray;  // 定义一个 uint 数组 dataArray

    function f() public {
        uint x = data;  // 将 data 的值赋给 x
        delete x; // 将 x 设置为 0，删除 x 对变量 data 的影响。x 是一个局部变量，不会影响 data
        delete data; // 将 data 设置为 0，删除操作仅影响 data，不会影响 x（因为 x 是局部变量）

        uint[] storage y = dataArray; // 声明一个引用变量 y 指向 dataArray 的存储
        delete dataArray; // 删除 dataArray，结果是 dataArray 的长度被设置为 0，并且由于 y 是引用类型，y 也会被影响
        // 对于引用类型的变量，delete 会影响存储对象本身，删除数组的所有元素
        // 但注意，"delete y" 是无效的，因为不能对引用类型的局部变量执行删除操作
        assert(y.length == 0); // 断言 dataArray 的长度已变为 0，验证删除操作生效
    }
}

运算符的优先级顺序

以下是运算符的优先级顺序，按求值顺序列出。

优先级	描述	运算符
1	后缀增量和减量	++, --
	新表达式	new <typename>
	数组下标	<array>[<index>]
	成员访问	<object>.<member>
	类似函数的调用	<func>(<args...>)
	括号	(<statement>)
2	前缀增量和减量	++, --
	一元负号	-
	一元运算符	delete
	逻辑非	!
	按位非	~
3	指数运算	**
4	乘法、除法和取余	*, /, %
5	加法和减法	+, -
6	按位移位运算符	<<, >>
7	按位与运算符	&
8	按位异或运算符	^
9	按位或运算符	`
10	不等式运算符	<, >, <=, >=
11	等式运算符	==, !=
12	逻辑与运算符	&&
13	逻辑或运算符	`
14	三元运算符	<conditional> ? <if-true> : <if-false>
	赋值运算符	=, `
15	逗号运算符	,