Uniswap V3：Swap

最新推荐文章于 2025-11-11 15:09:58 发布

原创

最新推荐文章于 2025-11-11 15:09:58 发布 · 1.4k 阅读

24 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#web3 #区块链 #智能合约 #去中心化

该文章已生成可运行项目，

在这里插入图片描述
作者：WongSSH

引言

本系列文章将带领读者从零实现 Uniswap V3 核心功能，深入解析其设计与实现。主要参考了 Constructor | Uniswap V3 Core Contract Explained 系列教程、 Uniswap V3 Development Book 和 Paco 博客中的相关内容。所有示例代码可在 clamm 代码库中找到，以便实践和探索。

Swap

swap 环节是 Uniswap 最复杂的环节之一，在本节内，我们将 swap 分为多个环节依次介绍。在 Uniswap 的白皮书内，给出了以下流程图:
在这里插入图片描述
当用户的代币输入后，会在当前区间进行 swap 操作，然后检查是否完成了用户所有资金的兑换，如果没有，则寻找下一个价格区间继续进行兑换；如果已完成，则进行最终的代币转移。

computeSwapStep

我们先分析 computeSwapStep 函数，该函数的作用是在当前价格区间内进行代币的互换，该函数定义如下：


function computeSwapStep(
    uint160 sqrtRatioCurrentX96,
    uint160 sqrtRatioTargetX96,
    uint128 liquidity,
    int256 amountRemaining,
    uint24 feePips
) internal pure returns (uint160 sqrtRatioNextX96, uint256 amountIn, uint256 amountOut, uint256 feeAmount) {
    
}

此函数的参数为:

sqrtRatioCurrentX96 当前的池子内的价格
sqrtRatioCurrentX96 当前的价格区间的下一个价格，我们现在可以认为该参数用于锁定价格区间，保证 computeSwapStep 只在某一区间内进行 swap 操作
liquidity 流动性，当前可用的流动性数量
amountRemaining 需要兑换的代币数量
feePips 手续费。Uniswap V3 使用 1e6 的精度保存手续费，即 1e6 = 100%，而手续费的最小精度为 0.01%。所以 feePips = 1 相当于 0.01% 的手续费。

返回值内的 sqrtRatioCurrentX96 代表当前 swap 结束后的价格，假如用户可以在当前区间完成所有兑换，则该价格就是兑换后价格；假如用户在当前区间无法完成所有代币兑换，则该价格会变成当前流动性区间的最大价格。而 amountIn 和 amountOut 则代表兑换的结果输出，在后文，我们会介绍为什么会有两个兑换结果的输出。而 feeAmount 则是当前兑换所需要的手续费。

由于 swap 内，大量涉及代币的顺序问题，在此处，我们可以认为以下几种说法是一致的:

token0 / $x$ 资产
token1 / $y$ 资产

在 computeSwapStep 中的第一步是先确定兑换的方向，即是使用 token0 兑换 token1 还是使用 token1 兑换 token0。我们可以利用 computeSwapStep 输入的 sqrtRatioCurrentX96 和 sqrtRatioTargetX96 参数确定

我们可以推导出当 sqrtRatioCurrentX96 >= sqrtRatioTargetX96 时，应该为 token 0 -> token1 ，即:

bool zeroForOne = sqrtRatioCurrentX96 >= sqrtRatioTargetX96;

在 Uniswap V3 中，进行代币兑换有两种模式，一种是给定输入，要求将所有输入代币转化为输出代币，比如我们给定 1000 USDT 输入，要求 Uniswap V3 给定足够数量的 ETH 输出。另一种模式是给定输出，要求 Uniswap V3 基于我们的输出计算我的输入代币，比如给定我们需要兑换 1 ETH，要求 Uniswap V3 计算所吸引的 USDT 的数量。在实现上，给定输入还是给定输出取决于 amountRemaining 的正负情况。

当 amountRemaining >= 0 时， amountRemaining 等于输入代币的数量。

bool exactIn = amountRemaining >= 0;

接下来，我们可以分情况计算两种不同的模式。我们首先计算给定输入的情况，即 exactIn = true 的情况。我们首先需要知道当前区间所能接受的最大代币输入。即给定价格区间和流动性，计算当前流动性对应的代币数量。在上文介绍 _modifyPosition 时，我们已经介绍了 getAmount0Delta 和 getAmount1Delta 函数，这些函数刚好可以用来计算指定流动性下可以接受的最大代币数量。代码实现如下：

amountIn = zeroForOne
    ? SqrtPriceMath.getAmount0Delta(sqrtRatioTargetX96, sqrtRatioCurrentX96, liquidity, true)
    : SqrtPriceMath.getAmount1Delta(sqrtRatioCurrentX96, sqrtRatioTargetX96, liquidity, true);

此处，需要注意 getAmount0Delta 要求第一个价格参数小于第二个价格参数，在此处，我们可以根据 zeroForOne 判断价格参数的大小。而且，注意 getAmount0Delta 计算是存在误差的，我们此处将 roundUp 设置为 true 使得用户承担误差。

接下来，我们要根据 amountIn 计算 swap 结束后的价格。此处也分为两种情况，第一种是在当前区间兑换没有全部完成，此时 swap 结束的价格就是当前价格区间的最大价格。我们可以根据 amountRemaining - fee >= amountIn 来判断。等同于我们支付了过多的输入代币，当前价格区间无法容纳。注意，我们在此处增加了手续费的计算。我们可以认为手续费是在用户的资金进入系统后立马扣除了，手续费部分不参与曲线上的计算。我们首先计算 amountRemaining - fee 的结果:

uint256 amountRemainingLessFee = FullMath.mulDiv(uint256(amountRemaining), 1e6 - feePips, 1e6);

然后，我们可以使用以下代码表示 amountRemainingLessFee >= amountIn 的情况，如下:

if (amountRemainingLessFee >= amountIn) {
    sqrtRatioNextX96 = sqrtRatioTargetX96;
} else {
    
}

另一种情况时，在当前区间，用户所有的输入都被耗尽，此时我们需要计算价格。在此处，我们需要使用 amountRemainingLessFee 作为参数，因为手续费是一个 AMM 曲线外逻辑。代码如下:

if (amountRemainingLessFee >= amountIn) {
    sqrtRatioNextX96 = sqrtRatioTargetX96;
} else {
    sqrtRatioNextX96 = SqrtPriceMath.getNextSqrtPriceFromInput(
        sqrtRatioCurrentX96, liquidity, amountRemainingLessFee, zeroForOne
    );
}

此处我们直接调用了 getNextSqrtPriceFromInput 函数。该函数的具体计算原理是较为简单，我们可以使用上文给出的:

$\frac{\Delta_x}{\frac{1}{\sqrt{P_A}} - \frac{1}{\sqrt{P_B}}}$