第五章 | Solidity 数据类型深度解析

📚 第五章 | Solidity 数据类型深度解析

——彻底搞清类型用法，合约更稳，Gas 更省！

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✅ 本章导读

在 Solidity 合约开发中，“类型”决定了一切。
数据类型不仅影响存储和性能，也直接关系到安全性和 Gas 成本。

很多人写合约踩过这些坑：

• storage 和 memory 傻傻分不清
• calldata 不会用，导致前端传参效率低
• address 和 address payable 弄混，合约收不到 ETH
• 数据结构乱写，Gas 飙升，代码臃肿
• 没搞懂映射和数组，数据丢失或者被覆盖

这一章我们不打哑谜，手把手讲明白每个数据类型背后的逻辑和最佳实战方案。

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✅ 本章你将掌握

1. Solidity 基础类型细讲
2. 存储位置：memory、storage、calldata
3. address 和 address payable
4. 数组、映射、结构体的进阶用法
5. 自定义错误（Error）节省 Gas
6. 实战案例 + 最佳实践

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1️⃣ 基础数据类型

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👉 布尔类型（bool）

• 取值只有 true 和 false
• 占用 1 个字节空间（256 位中的 8 位）

bool public isActive = true;

❗ 开发建议

• 少用多个 bool 紧挨着声明，否则布局不优（占满 32 字节）。
• 推荐用 uint 表示状态，配合 enum 做状态机。

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👉 整型（uint / int）

uint（无符号整数）

• 只接受正整数
• 范围：0 到 2^256-1

uint256 public totalSupply = 10000;

int（有符号整数）

• 可以存储正数和负数
• 范围：-2^255 到 2^255-1

int256 public balance = -100;

❗ 开发建议

• 默认用 uint256，兼容性最好
• 不建议用 uint8、uint16 拼凑优化（可能引发安全隐患）

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👉 枚举（enum）

定义有限状态，比如订单状态、投票状态。

enum Status { Pending, Shipped, Delivered }
Status public status;

function ship() public {
    status = Status.Shipped;
}

❗ 开发建议

• 枚举用 uint8 存储，更省空间
• 前端配合展示状态解释，链上只存 enum 索引

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2️⃣ 存储位置关键字（storage / memory / calldata）

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关键字	说明	典型应用
storage	永久存储在区块链，读写都贵	状态变量
memory	临时存储在内存，函数结束清除	临时变量
calldata	外部函数输入参数，只读存储最省 Gas	函数参数

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👉 storage

• 读取/写入持久化数据，所有节点都保留副本
• 需要谨慎使用，否则 Gas 会爆炸

string public name;

function updateName(string memory _newName) public {
    name = _newName; // 写入 storage，消耗较大
}

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👉 memory

• 函数临时变量，生命周期只在当前函数
• 写复杂逻辑或中间处理常用

function concat(string memory a, string memory b) public pure returns (string memory) {
    return string(abi.encodePacked(a, b));
}

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👉 calldata

• 外部函数输入参数最省 Gas
• 只读，不能被修改

function register(string calldata _username) external {
    users[msg.sender] = _username; // 节省 Gas，推荐用法
}

❗ 实战结论

• 外部只读参数优先用 calldata
• 写复杂逻辑时用 memory
• 状态变量操作才用 storage
• calldata 不能直接赋值到 storage，必须先 memory

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3️⃣ 地址类型（address / address payable）

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👉 address

• 标准的以太坊地址类型
• 可以调用合约、查询余额，但不能收 ETH

address public owner = msg.sender;

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👉 address payable

• 可以 transfer() / send() / call{value:} 转账 ETH

address payable public fundReceiver;

constructor() {
    fundReceiver = payable(msg.sender);
}

function withdraw(uint256 _amount) public {
    fundReceiver.transfer(_amount);
}

❗ 实战技巧

• 任何 address 转 payable，加 payable() 强转
• transfer() 限 Gas（2300），不推荐大额转账
• 推荐 call{value:} 发送 ETH

(bool success, ) = fundReceiver.call{value: _amount}("");
require(success, "Transfer failed");

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4️⃣ 数组、映射、结构体进阶用法

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👉 数组（Array）

• 动态或定长
• 支持 push() / pop()

uint[] public numbers;

function add(uint _num) public {
    numbers.push(_num);
}

function removeLast() public {
    numbers.pop();
}

❗ 注意

• 数组删除元素时需要手动处理索引
• 避免数组循环操作，Gas 昂贵
• push() 返回值是元素的索引

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👉 映射（mapping）

• 键值对
• 不支持遍历
• 默认值 0 / false / 空

mapping(address => uint256) public balances;

function deposit() public payable {
    balances[msg.sender] += msg.value;
}

❗ 注意

• 不可枚举，前端监听事件收集数据
• 可嵌套：mapping(address => mapping(uint => bool))
• 避免层级太深，增加复杂性

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👉 结构体（struct）

• 自定义数据结构
• 配合 mapping 存储最常用

struct User {
    string name;
    uint age;
}

mapping(address => User) public users;

function register(string memory _name, uint _age) public {
    users[msg.sender] = User(_name, _age);
}

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5️⃣ 自定义错误（Error）优化 Gas

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👉 什么是自定义错误？

比 require() 更节省 Gas，推荐用法。
Solidity 0.8.4+ 引入。

✅ 定义错误

error Unauthorized(address caller);

✅ 使用错误

function withdraw() public {
    if (msg.sender != owner) {
        revert Unauthorized(msg.sender);
    }
    // withdraw logic
}

❗ 优势

• Gas 节省明显
• 错误信息更清晰
• 支持自定义参数，前端更友好

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6️⃣ 实战案例 | 安全的转账合约

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✅ 场景

用户向合约打款，合约 owner 可以提现。

✅ 合约代码

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.19;

contract SafeWallet {
    address public owner;

    error NotOwner(address caller);

    constructor() {
        owner = msg.sender;
    }

    receive() external payable {}

    function withdraw(uint256 _amount) external {
        if (msg.sender != owner) {
            revert NotOwner(msg.sender);
        }

        (bool success, ) = payable(owner).call{value: _amount}("");
        require(success, "Transfer failed");
    }

    function getBalance() external view returns (uint256) {
        return address(this).balance;
    }
}

✅ 合约亮点

• receive() 接收 ETH
• call{value:} 发送 ETH
• 自定义错误 NotOwner 节省 Gas
• getBalance() 查询合约余额

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✅ 小结

已掌握？ ✅	内容
✅	bool / uint / int / enum 基本类型
✅	memory / storage / calldata 存储优化
✅	address payable ETH 转账最佳实践
✅	数组 / 映射 / 结构体进阶
✅	自定义错误 Error 节省 Gas

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🎯 作业挑战

1. 写一个“用户注册”合约：

• 用户注册姓名、年龄
• 注册后不可修改
• 只能管理员删除用户
• 每次注册触发事件

1. 尝试用 calldata 优化函数参数
2. 加入自定义错误处理
3. 用 Hardhat 测试注册、删除功能

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✅ 下一章预告｜第六章

👉 函数与可见性修饰符全面讲解
🚀 函数内部/外部调用优化
🚀 构造函数、回退函数最佳用法
🚀 public、private 到 external 的安全权衡
🚀 实战构建 DAO 投票系统基础框架