以太坊编写教程，从零开始构建你的第一个DApp

以太坊作为全球领先的智能合约平台,不仅仅是一种加密货币，更是一个去中心化的应用（Dapp）生态系统，它允许开发者通过编写智能合约，在区块链上创建各种不可篡改、自动执行的应用程序，本教程将带你从零开始，逐步了解并掌握以太坊智能合约的编写过程。

为什么选择以太坊编写智能合约？

在开始之前,我们首先要明白为什么以太坊是编写智能合约的热门选择：

1. 图灵完备：以太坊的智能合约编程语言（如Solidity）支持复杂的逻辑运算，可以实现各种功能。
2. 庞大的社区和生态系统：拥有全球最大的开发者社区，丰富的学习资源、工具库和框架支持（如Truffle, Hardhat, Web3.js）。
3. 成熟的标准：如ERC-20（代币标准）、ERC-721（NFT标准）等，为开发者提供了构建可交互资产的基础。
4. 去中心化应用平台：不仅仅是代币，更可以构建去中心化的金融（DeFi）、游戏、社交、供应链等应用。

准备工作：开发环境搭建

在开始编写智能合约之前,你需要准备以下开发环境：

1. 代码编辑器：

   • Visual Studio Code (VS Code)：强烈推荐，配合Solidity插件（如Solidity by Juan Blanco, Hardhat for VS Code）可以获得语法高亮、代码提示、编译错误检查等强大功能。

2. Node.js 和 npm/yarn：

   • 以太坊开发框架（如Truffle, Hardhat）基于Node.js，请从 Node.js官网 下载并安装LTS版本。
   • npm会随Node.js一起安装，或者你也可以安装yarn（npm install -g yarn）。

3. 以太坊客户端/开发框架：

   • Truffle：一个成熟的开源开发环境，测试框架和资产管理器，用于构建以太坊DApp。
   • Hardhat：一个更现代、更灵活的开发环境，以其强大的调试和测试功能而受到欢迎。
   • 本教程将以 Hardhat 为例进行讲解，因为它对新手相对友好且功能强大。

4. MetaMask 钱包：

   • 一个浏览器扩展钱包,用于与以太坊网络交互，管理账户，签署交易，从 MetaMask官网 安装。

你的第一个智能合约：一个简单的投票合约

让我们通过编写一个简单的投票合约来入门。

1. 创建Hardhat项目： 打开终端，运行以下命令：

   mkdir hardhat-vote-demo
   cd hardhat-vote-demo
   npm init -y
   npm install --save-dev hardhat
   npx hardhat

   在交互式界面中,选择 "Create a JavaScript project"（或其他你熟悉的语言，如TypeScript），然后一路回车使用默认配置（或根据需要修改）。

2. 编写智能合约： Hardhat会创建一个 contracts 目录，在此目录下创建一个新文件 Vote.sol：

   // SPDX-License-Identifier: MIT
   pragma solidity ^0.8.9;
   contract Vote {
       // 定义候选人结构体
       struct Candidate {
           string name;
           uint256 voteCount;
       }
       // 存储候选人数组
       Candidate[] public candidates;
       // 存储投票地址，防止重复投票
       mapping(address => bool) public hasVoted;
       // 构造函数，初始化候选人
       constructor(string[] memory candidateNames) {
           for (uint i = 0; i < candidateNames.length; i  ) {
               candidates.push(Candidate({
                   name: candidateNames[i],
                   voteCount: 0
               }));
           }
       }
       // 投票函数
       function vote(uint256 candidateIndex) public {
           require(!hasVoted[msg.sender], "You have already voted.");
           require(candidateIndex < candidates.length, "Invalid candidate index.");
           hasVoted[msg.sender] = true;
           candidates[candidateIndex].voteCount  ;
       }
       // 获取候选人数量
       function getCandidatesCount() public view returns (uint256) {
           return candidates.length;
       }
       // 获取候选人信息
       function getCandidate(uint256 index) public view returns (string memory, uint256) {
           require(index < candidates.length, "Invalid candidate index.");
           return (candidates[index].name, candidates[index].voteCount);
       }
   }

3. 理解合约代码：

   • SPDX-License-Identifier 和 pragma solidity：许可证和Solidity版本声明。
   • contract Vote：定义名为 Vote 的智能合约。
   • struct Candidate：定义候选人结构体，包含名字和票数。
   • Candidate[] public candidates：动态数组存储所有候选人。
   • mapping(address => bool) public hasVoted：映射记录每个地址是否已投票。
   • constructor：合约部署时执行的构造函数，用于初始化候选人列表。
   • vote(uint256 candidateIndex)：投票函数，检查投票资格后增加对应候选人的票数。
   • getCandidatesCount() 和 getCandidate(uint256 index)：视图函数，用于查询候选人数和具体候选人信息。

4. 编译合约： 在终端中运行：

   npx hardhat compile

   如果编译成功,Hardhat会在 artifacts 目录下生成编译后的合约字节码和ABI（Application Binary Interface）。

测试你的智能合约

测试是确保智能合约正确性的关键步骤。

1. 编写测试脚本： 在 test 目录下创建 vote.test.js 文件（如果使用TypeScript，则是 .ts）：

   const { expect } = require("chai");
   const { ethers } = require("hardhat");
   describe("Vote Contract", function () {
       it("Should allow voting and tally votes correctly", async function () {
           // 获取签名者
           const [owner, addr1, addr2] = await ethers.getSigners();
           // 部署合约
           const Vote = await ethers.getContractFactory("Vote");
           const voteContract = await Vote.deploy(["Alice", "Bob"]);
           await voteContract.deployed();
           // 初始票数应为0
           expect(await voteContract.getCandidate(0)).to.deep.equal(["Alice", 0]);
           expect(await voteContract.getCandidate(1)).to.deep.equal(["Bob", 0]);
           // addr1投票给Alice (index 0)
           await voteContract.connect(addr1).vote(0);
           expect(await voteContract.getCandidate(0)).to.deep.equal(["Alice", 1]);
           expect(await voteContract.hasVoted(addr1.address)).to.equal(true);
           // addr2投票给Bob (index 1)
           await voteContract.connect(addr2).vote(1);
           expect(await voteContract.getCandidate(1)).to.deep.equal(["Bob", 1]);
           // addr1不能重复投票
           await expect(voteContract.connect(addr1).vote(1)).to.be.revertedWith(
               "You have already voted."
           );
           // 投票给无效候选人index应revert
           await expect(voteContract.connect(owner).vote(2)).to.be.revertedWith(
               "Invalid candidate index."
           );
       });
   });

2. 运行测试： 在终端中运行：

   npx hardhat test

   如果所有测试通过,说明你的合约逻辑基本正确。

部署合约到测试网

为了在真实的以太坊环境中测试你的合约,你需要部署到测试网（如Ropsten, Goerli, Sepolia）。

1. 获取测试ETH： 从测试网水龙头获取免费的测试ETH，例如Goerli测试网的 faucet。

2. 配置Hardhat网络： 在 hardhat.config.js 中添加测试网配置（以Goerli为例，你需要安装 @nomicfoundation/hardhat-network 和 @nomicfoundation/hardhat-ethers，以及 dotenv 来管理环境变量）：

   require("@nomicfoundation/hardhat-toolbox");
   require("dotenv").config();
   const PRIVATE_KEY = process.env.PRIVATE_KEY;
   const GOERLI_URL = process.env.GOERLI_URL;
   module.exports = {
     solidity: "0.8.9",
     networks: {
       goerli: {
         url: GOERLI_URL,
         accounts: [PRIVATE_KEY],
       },
     },
   };

   在项目根目录创建 .env 文件，填入你的私钥（从MetaMask导出，注意安全！）和Goerli RPC URL（可以从 [Infura](https://