TON（三）空合约Func汇编为fift的底层（1）——PROC指令

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TON（二）

TON（一）

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前言

在上文中我们详细介绍了toncli的编译命令，这次我们将深入底层来剖析一下，一个空的func合约是在做什么

一、func编译到fift

我们使用func -w main.func -o output.fif 编译下面的文件

() main(int msg_value, cell in_msg, slice in_msg_body) impure {
    
}

得到

"Asm.fif" include
// automatically generated from `/home/zqy/tonlearn/my_first_contract/contracts/main.fc` 
PROGRAM{
  DECLPROC main
  main PROC:<{
    3 BLKDROP
  }>
}END>c

二、详细分析fift文件

1. PROC指令

因为fift没有成熟的vscode拓展，所以需要我们将asm.fif和FIFT.fif添加到根目录下，搜索解析，博主手动解析如下

{ 1000 @def-proc } : PROC
{ // i s l
  dup 0< {
    negate
    @was-split @ { drop 0 } if
  } if
  @adj-long-proc over @procdict @ @procdictkeylen
  idict!+ not abort"cannot define procedure, redefined?"
  @procdict !  2 2 @procinfo~!
}
variable @was-split
variable @procdict
variable @procinfo

{ over sbits < { s>c <b swap ref, b> <s } if } : @adj-long-proc

sbits (s - x), returns the number of data bits x remaining in Slice s,

19 constant @procdictkeylen

{ not 2 pick @ and xor swap ! } : ~!


idict! (v x D n – D′ −1 or D 0), adds a new value v (represented by a
Slice) with key given by signed big-endian n-bit integer x into dictionary
D (represented by a Cell or a Null ) with n-bit keys, and returns the new
dictionary D′ and −1 on success. Otherwise the unchanged dictionary
D and 0 are returned
if (x e – ), executes e (which must be an execution token, i.e., a
WordDef ),5 but only if Integer x is non-zero

这段代码是 Fift 语言的一部分，它定义了一个简单的 Fift 解释器中的一些核心词（words），这些词是 Fift 脚本的基础，用于定义和操作程序字典（procedure dictionary）。

定义 PROC 词

{ 1000 @def-proc } : PROC

这行代码定义了一个名为 PROC 的词（word），它是一个工厂词（factory word），用于创建新的词。这里的 { 1000 @def-proc } 是一个代码块（colon definition），它调用了 @def-proc 词，并传入 1000 作为参数。@def-proc 词的作用是定义一个新的词，并将其存储在程序字典中。

定义 @def-proc 词

{ // i s l
  dup 0< {
    negate
    @was-split @ { drop 0 } if
  } if
  @adj-long-proc over @procdict @ @procdictkeylen
  idict!+ not abort"cannot define procedure, redefined?"
  @procdict !  2 2 @procinfo~!
} variable @was-split
variable @procdict
variable @procinfo

这部分代码定义了 @def-proc 词，它接受三个参数：i（一个整数），s（一个字符串），和 l（一个切片）。这个代码块执行以下操作：

• dup 0<：复制 i 并检查它是否小于 0。这意味着，我们传入的总是会变成无符号整数，或绝对值。记住这里的算法。在 fift 语言中，if 语句是一种控制流结构，用于根据条件执行不同的代码路径。

• if：这是 Fift 中的条件语句关键字，用于引入一个条件判断。 (x e – )：这是 Fift 语法中的条件执行结构。括号 (...) 用于将多个操作组合在一起。在这个结构中：

  • x：这是一个整数值，用作条件判断。如果 x 非零，条件判断为真；如果 x 为零，条件判断为假。

  • e：这是一个执行令牌（execution token），通常是一个词（word）的定义，例如 WordDef。在 Fift 中，一个词的定义（WordDef）是一个特殊的数据结构，它包含了词的名称、代码块和其他元数据。

  • –：这个符号在 Fift 中表示“丢弃并执行”的操作。它用于指示 Fift 解释器忽略 x 的值，并执行 e 指定的代码。

  • executes e：这意味着如果条件 x 非零，Fift 解释器将执行 e 指定的代码。如果 x 为零，则跳过 e 指定的代码。

  • only if Integer x is non-zero：这是一个条件，指定只有当 x 为非零整数时，才会执行 e。如果 x 为零，则不会执行 e。

假设我们有一个 Fift 词 my-word，我们想在某个整数 x 非零时执行它。我们可以这样写：

: my-word
  ." Hello, World! " cr
;

0 my-word if

在这个例子中，my-word 将不会被执行，因为 if 语句的条件 0 是假的。

如果我们将条件改为一个非零值：

: my-word
  ." Hello, World! " cr
;

1 my-word if

这次，my-word 将被执行，因为 if 语句的条件 1 是真的。

dup bool {e} if //{e}被执行当且仅当，bool是true ， 也就是-1。

• negate：如果 i 小于 0，则取其相反数。
• @was-split @ { drop 0 } if：如果 @was-split 变量的值非零，则丢弃它并设置为 0。PS（这里的意思就是不管是啥都按照零来算。但其实有些多此一举。完全可以不使用这个变量。）

@was-split @ //这里是很常用的方法@是为了取出变量当中的值

• @adj-long-proc：调整长整数的处理。
• over @procdict @ @procdictkeylen：获取程序字典和键长度。
• idict!+：将新的词添加到程序字典中。如果添加失败（即词已存在），则返回 0。
• abort"cannot define procedure, redefined?"：如果词已存在，则抛出错误。
• @procdict !：将新的程序字典存储在 @procdict 变量中。
• 2 2 @procinfo~!：更新 @procinfo 变量。

3. 定义 @adj-long-proc 词

{ over sbits < { s>c <b swap ref, b> <s } if } : @adj-long-proc

这个代码块定义了 @adj-long-proc 词，它接受两个参数：over（一个切片）和 sbits（一个整数）。

4. 定义 sbits 词

sbits (s - x), returns the number of data bits x remaining in Slice s,

在 Fift 语言中，sbits 是一个用于操作切片（slice）的内置词（word）。切片是 Fift 和其他 Forth 语言中用于表示数据片段的一种数据结构，它可以包含任意长度的二进制数据。

sbits 这个词的作用是返回切片中剩余的位数（bits）。在 Fift 中，切片通常用于处理数据，比如智能合约的代码或者数据，因此知道切片中剩余多少位数据是非常重要的。使用 ``sbits` 的使用非常简单，它通常接受一个切片作为参数，并返回该切片中剩余的位数。例如：

my-slice sbits . cr

这里，my-slice 是一个切片变量，sbits 被用来获取这个切片中的剩余位数，并通过 . cr 打印出来。. 是打印栈顶元素的 Fift 词，而 cr 是换行的 Fift 词。 sbits 的内部工作

在 Fift 的实现中，切片通常由两个主要部分组成：元数据和数据本身。元数据包含了切片的大小、容量等信息，而数据部分则是实际的二进制数据。

当你对一个切片使用 sbits 时，Fift 解释器会查看切片的元数据，确定切片中已经使用了多少位，然后从切片的总大小中减去这个数值，得到剩余的位数。

• sbits 返回的是切片中剩余的位数，而不是字节数。如果你需要字节数，可能需要将结果除以 8。
• 在使用 sbits 时，确保你了解切片的当前状态，比如它是否已经被修改过，或者是否包含了预期的数据。sbits 是 Fift 语言中处理切片数据时的一个有用工具，它提供了一种快速检查切片中剩余数据量的方法。

这个代码块执行以下操作：

• over sbits <：检查切片中的位数是否小于 sbits。
• s>c <b swap ref, b> <s：如果小于，则将切片转换为字符，执行某些操作，然后转换回切片。
  在 Fift 语言中，s>c 是一个将切片（Slice）转换为单元（Cell）的内置词（word）。切片和单元是 Fift 中处理数据的两种基本数据结构，它们在 TON 区块链中也扮演着重要的角色。

5 s>c 词的解释

• s>c：这个操作接受一个切片（Slice）作为输入，并创建一个新的单元（Cell）c，该单元直接包含切片的数据。
• (s – c)：这表示 s>c 词的栈效应，即它从栈中弹出一个切片 s 并返回一个新的单元 c。
• <b：这是一个编译时操作，它开始一个新的字节序列的编译。
• swap s,：这个操作首先将切片 s 压入栈中，然后交换栈顶的两个元素，使得字节序列编译器和切片 s 相邻。
• b>：这个操作结束字节序列的编译，并将编译后的字节序列转换为一个新的单元。
  所以，s>c 的等效操作可以写成：

<b swap s, b>

这个序列首先开始编译一个新的字节序列，然后将切片 s 压入栈中并交换位置，最后结束编译并创建一个新的单元。

s>c 词通常用于以下场景：

• 当你需要将切片中的数据转换为单元时，这在处理复杂的数据结构或者在将数据存储到区块链上时非常有用。
• 当你需要在切片和单元之间进行转换，以便利用 Fift 提供的各种单元操作词来进一步处理数据。

一个切片 my-slice，将其转换为单元 my-cell，可以这样写：

my-slice s>c my-cell

这行代码将创建一个新的单元 my-cell，它包含了 my-slice 中的数据。

• 当使用 s>c 时，确保切片中的数据是有效的，因为单元一旦创建，其内容将与切片相同，且不可更改。
• s>c 操作不会修改原始切片，它只是创建了一个新的单元。

6. 定义 @procdictkeylen 常量

19 constant @procdictkeylen

这行代码定义了一个常量 @procdictkeylen，其值为 19。这个常量用于指定程序字典中的键长度。

7. 定义 ~! 词

{ not 2 pick @ and xor swap ! } : ~!

在 Fift 语言中，~! 是一个操作符，用于执行按位取反（bitwise NOT）操作后，将结果存储回原变量。这个操作符结合了按位取反操作和赋值操作。

• ~!：这是一个双目操作符，意味着它接受两个操作数。

• 第一个操作数通常是一个字面量或变量，它将被按位取反。

• 第二个操作数是一个变量，其值将被更新为第一个操作数的按位取反结果。

• ( x – )：~! 操作符从栈中弹出一个值 x，执行按位取反操作，但不返回任何值。

1. 取反操作：~ 是按位取反操作符，它将操作数的每个位取反。例如，如果操作数是 0011 1010（二进制表示），取反后将变为 1100 0101。
2. 赋值操作：! 是赋值操作符，它将取反后的结果存回原变量。

假设我们有一个变量 flag，其值为 10（二进制表示为 1010），我们想对其执行按位取反操作：

10 flag ~! 

执行这行代码后，flag 的值将变为 0101（十进制表示为 5）。

9 词定义：idict!

• idict!：这个词的作用是将一个值 v（一个切片）与一个整数键 x 一起添加到字典 D 中。
• (v x D n – D′ −1 or D 0)：这是 idict! 的栈效应，描述了操作前后栈的变化。
  • v：要添加到字典中的值，通常是一个切片（Slice）。
  • x：与值 v 关联的键，是一个有符号的大端整数。
  • D：要添加键值对的字典，可以是一个单元（Cell）或者空值（Null）。
  • n：键 x 的位数，表示键是一个 n 位的整数。
  • D′：如果操作成功，D′ 是更新后的字典。
  • -1：如果操作成功，返回 -1 作为成功的标志。
  • 0：如果操作失败（例如，键已存在），返回 0。

1. 参数入栈：首先，将值 v、键 x、字典 D 和键的位数 n 压入栈中。
2. 检查字典：检查 D 是否为空。如果 D 为空，说明字典尚未初始化，可能需要先创建一个新的字典。
3. 添加键值对：将值 v 和键 x 添加到字典 D 中。这个操作会检查键 x 是否已经存在于字典中。
   • 如果键不存在，将其添加到字典中，并返回更新后的字典 D′ 和 -1 作为成功的标志。
   • 如果键已存在，操作失败，返回原始字典 D 和 0。
4. 返回结果：操作完成后，根据操作的成功与否，返回相应的值。

假设我们有一个字典 my-dict，我们想添加一个键值对，其中键是一个 32 位的整数 0x00000001，值是一个切片 my-slice：

my-slice 1 32 my-dict idict!

这行代码将尝试将键 0x00000001 和值 my-slice 添加到字典 my-dict 中。如果添加成功，my-dict 将被更新，并且栈上将留下 -1。如果键已存在，my-dict 将保持不变，并且栈上将留下 0。

• idict! 操作是幂等的，意味着多次添加相同的键值对不会改变字典的状态。
• 在使用 idict! 之前，确保字典 D 已经初始化，否则可能需要先创建一个新的字典。
• 操作的成功与否取决于键是否已经存在于字典中，这可以通过返回值 -1 或 0 来判断。

idict! 是 Fift 语言中处理字典数据结构的一个强大工具，它允许开发者在字典中存储和管理键值对。

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总结

在 Fift 语言中，PROC 是一个工厂词（factory word），它用于创建新的词（word）。在 Forth 类语言中，词是基本的编程构建块，类似于其他语言中的函数或子程序。PROC 提供了一种简便的方式来定义新的词，同时处理与词创建相关的内部细节，如管理程序字典和确保词的唯一性。

1. 封装词创建过程：PROC 隐藏了创建新词的复杂性，提供了一个简单的接口来定义新词。用户只需要提供词的行为（即执行体），而 PROC 负责将这个行为注册到程序字典中。

2. 管理程序字典：程序字典是一个数据结构，它存储了所有已定义的词及其关联的执行令牌。PROC 通过 idict! 词来管理这个字典，确保每个新词都能被正确地添加到字典中。

3. 确保词的唯一性：在添加新词到程序字典时，PROC 会检查这个词是否已经存在。如果词已存在，PROC 会抛出错误，防止意外地覆盖已有的词。

4. 处理词的属性：PROC 可以接受额外的参数来定义词的属性，比如是否是立即执行的（immediate）或者是否可编译的（compile-only）。这些属性影响词在 Fift 程序中的使用方式。

5. 简化错误处理：通过 PROC 定义的词，如果词的定义过程中出现错误，PROC 可以提供更友好的错误信息，帮助开发者快速定位问题。

6. 支持词的重载：在某些情况下，你可能需要定义多个具有相同名称但不同行为的词。PROC 可以通过管理不同的执行令牌来支持这种重载机制。

7. 提供默认行为：PROC 可以接受默认的执行体，这样即使在没有提供具体行为的情况下，也可以创建一个词的框架，稍后再填充具体的行为。

在 Fift 中定义词（word）时，涉及到的中间值比较和处理，比如 1000、19、“字典”、“小于零绝对值”等，都是确保词正确定义和存储的关键步骤。下面是这些步骤的详细解释：

1000 的作用

在代码 { 1000 @def-proc } : PROC 中，1000 是一个示例参数，它被传递给 @def-proc 词。这个参数可能表示词的属性或特定的行为，比如词的权限级别、可见性或其他元数据。在不同的上下文中，这个值可以有不同的含义，但通常它用于配置词创建过程中的某些方面。

19 的作用

19 在代码 19 constant @procdictkeylen 中定义了一个常量 @procdictkeylen，它指定了程序字典中的键长度为 19 位。这意味着程序字典的键是一个 19 位的有符号大端整数。这个长度的选择可能基于 Fift 运行时的内部设计，用于确保键的唯一性和足够的存储空间。

字典的作用

在 Fift 中，字典（dictionary）是一种数据结构，用于存储词的定义。每个词都有一个唯一的键（通常是一个整数），和一个值（通常是包含词代码的切片）。字典允许快速查找和执行词，是 Fift 虚拟机的核心组件。

• 程序字典：存储了所有词的定义，每个词都可以通过其键快速访问。
• 更新字典：当新词被定义时，idict! 词用于将新词添加到程序字典中。如果键已存在，则表示词已被定义，idict! 将返回失败。

小于零绝对值的作用

在代码 dup 0< { negate } if 中，dup 0< 检查某个值是否小于零，如果是，则 negate 将其转换为正数。这个步骤确保了即使输入的是负数，处理的也是其绝对值。在词定义的上下文中，这可能用于确保键始终是正数，因为字典的键通常不能是负数。

这些中间值比较和处理步骤在 Fift 中定义词时起到了以下作用：

1. 确保键的正数性：通过将负数转换为正数，确保字典的键始终是正数。
2. 配置词属性：通过传递参数（如 1000）给 @def-proc，可以配置新词的属性。
3. 管理字典键长度：通过设置 @procdictkeylen，定义了字典键的长度，确保键的唯一性和存储空间。
4. 确保词的唯一性：通过检查字典中是否已存在键，防止词的重复定义。

原文地址：https://blog.csdn.net/zhuqiyua/article/details/142861388

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