EOF 详解：开发者需要了解的内容

以太坊最近经历了多次升级，其中以太坊虚拟机仍然是其架构的基础。在即将到来的 Pectra 升级中，以太坊的核心开发团队已宣布同意引入 EVM 对象格式（EOF）——对 EVM 的改进，以创新和提升用户体验、开发者体验以及在 Layer 1 和 Layer 2 上的性能。

在本文中，我们将了解：

1. 什么是 EVM 对象格式（EOF）？
2. 为什么我们需要 EOF？（更大的生态系统作用）
3. EIPs 和 EOF 的实现。
4. 它将如何创造更好的开发者和用户体验

什么是 EVM 对象格式（EOF）？

首先，让我们了解 EVM 和 EVM 字节码 的基础知识。以太坊使用 EVM 作为网络的核心组件；用高级语言（如 Solidity）编写的智能合约代码需要编译成 EVM 字节码才能在 EVM 上运行。

目前，链上部署的 EVM 字节码没有预定义结构。这意味着数据和代码在同一指令中。例如，在像 Uniswap 这样的合约中，重要的常量如费用被嵌入为字节码中的数据，与可执行代码一起。这需要在每次合约交互时进行运行时验证，导致执行过程中反复出现开销，使交易变得更慢且更昂贵。

总结一下，当前 EVM 的挑战如下：

• 运行时开销
• 灵活性和可升级性
• 有限的静态分析和形式验证

什么是 EOF 以及我们为什么需要它？

EVM 对象格式（EOF）是一种以太坊字节码的结构化格式，它将可执行代码与数据分开，提高效率并减少开销。

EOF 通过为 EVM 字节码引入一个结构良好的格式来解决上述挑战。它将代码与数据分开，使以太坊客户端（如 Geth 或 Besu）能够在部署期间进行一次性验证，而不是在每次执行时重复验证。这个过程，特别是 JUMPDEST 分析（用于确保字节码中的有效跳转目标），消耗时间和 gas，导致交易变慢和成本增加。

现在让我们看看 EOF v1 及其 EIPs。

EIP-3540 引入了 EOF 版本 1。 EOF 容器由 header 和 body 组成，header 包含 EOF 的版本和合约的元数据，而 body 包含实际的合约字节码。通过这些组件，以太坊客户端可以更有效地组织和执行合约，而无需重复验证。

以下是 EOF 容器的示例结构化格式：

container := header, body  
header :=   
    magic, version,   
    kind_type, type_size,   
    kind_code, num_code_sections, code_size+,  
    [kind_container, num_container_sections, container_size+,]  
    kind_data, data_size,  
    terminator  
body := types_section, code_section+, container_section*, data_section  
types_section := (inputs, outputs, max_stack_height)+

EOFv1 的关键特性：

1. 结构化字节码： EOF 将字节码分为定义的部分，包括头部、代码和数据——这使得管理和阅读更容易。
2. 版本控制： 支持版本控制，确保与未来的升级和弃用兼容。
3. 一次性验证： 字节码验证在部署期间进行，减少运行时开销，提高合约执行效率。

相关 EIPs 和实现

在即将到来的以太坊 Pectra 升级中，多个 EIPs 补充了 EOF 的实现，包括 EIP-7692 中的：

• EIP-3540：引入 EOF 版本 1，建立结构化字节码的初始结构。
• EIP-3670, EIP-4200, EIP-4750, EIP-5450, EIP-6206, EIP-7480, EIP-663, EIP-7069, EIP-7620, EIP-7698：增强 EOF 功能，提高以太坊生态系统的安全性、效率和可用性。

支持 EOF 的主要客户端

1. evmone：EVM 的 C++ 实现已完全集成 EOF，支持结构化字节码和代码-数据分离。这里 是 evmone 演示 EOF 若干关键特性的示例。
2. revm：EVM 的 Rust 实现支持 EOF 原语，定义如头部和主体部分的结构以高效处理字节码。有关详细信息，请参阅 revm 文档。
3. besu：一个企业级以太坊客户端，完全集成 EOF 以支持 EOF 合规的部署和优化。
4. Nethermind：该客户端提供对 EOF 的全面支持，以提高针对以太坊未来升级的智能合约开发者的性能和兼容性。这里 是与 EOF 相关的提交。
5. Solidity POC：部分实现了与 EOF 相关的 EIPs 支持实验性 Solidity 的合约创建，但缺乏与特定提案相关的某些功能。

对 dApps 的好处

1. 增强的安全性： 通过一次性验证和移除 JUMPDEST 分析，EOF 加强了合约的安全性。
2. 更快的交易： 减少的运行时开销使智能合约执行更快，提供更好的整体用户体验。
3. 提高的效率： 分离代码和数据简化了 gas 的使用，提高了合约执行速度，降低了用户的 gas 成本。
4. 面向未来的升级： 版本控制确保与不断发展的以太坊兼容，并促进无缝升级。

EOF 的可测量收益示例

让我们快速分析 EOF 实现基于测试（在传统和 EOF 上）来衡量在字节码大小、gas 使用和执行时间方面对流行智能合约 UniswapV3 的收益。

EOF 显然在 gas 成本、执行速度和字节码大小方面为开发者提供了可衡量的改进，并显著提升了用户体验。要了解更多关于测试的信息，请访问完整的测试结果这里 。

注意：Solidity 编译器将很快完全支持 EOF，因此像 Hardhat 和 Foundry 这样的框架预计将通过集成 EOF 容器生成来跟进。开发者无需进行代码更改，但应保持更新以利用这些改进。

结论

以太坊虚拟机对象格式（EOF）是 EVM 的一项进步。凭借其结构化字节码和版本控制能力，EOF 承诺在以太坊生态系统中提供更高的安全性、效率和灵活性。随着以太坊的不断发展，EOF 为网络的未来升级和创新奠定了坚实的基础。

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