WTF Solidity极简入门: 13. 继承

我最近在重新学 Solidity，巩固一下细节，也写一个“WTF Solidity极简入门”，供小白们使用（编程大佬可以另找教程），每周更新 1-3 讲。

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这一讲，我们介绍Solidity中的继承（inheritance），包括简单继承，多重继承，以及修饰器（Modifier）和构造函数（Constructor）的继承。

继承

继承是面向对象编程很重要的组成部分，可以显著减少重复代码。如果把合约看作是对象的话，Solidity也是面向对象的编程，也支持继承。

规则

  • virtual: 父合约中的函数，如果希望子合约重写，需要加上virtual关键字。

  • override：子合约重写了父合约中的函数，需要加上override关键字。

注意：用override修饰public变量，会重写与变量同名的getter函数，例如：

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mapping(address => uint256) public override balanceOf;

简单继承

我们先写一个简单的爷爷合约Yeye，里面包含1个Log事件和3个function: hip(), pop(), yeye()，输出都是”Yeye”。

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contract Yeye {
    event Log(string msg);

    // 定义3个function: hip(), pop(), yeye()，Log值为Yeye。
    function hip() public virtual{
        emit Log("Yeye");
    }

    function pop() public virtual{
        emit Log("Yeye");
    }

    function yeye() public virtual {
        emit Log("Yeye");
    }
}

我们再定义一个爸爸合约Baba，让他继承Yeye合约，语法就是contract Baba is Yeye，非常直观。在Baba合约里，我们重写一下hip()和pop()这两个函数，加上override关键字，并将他们的输出改为”Baba”；并且加一个新的函数baba，输出也是”Baba”。

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contract Baba is Yeye{
    // 继承两个function: hip()和pop()，输出改为Baba。
    function hip() public virtual override{
        emit Log("Baba");
    }

    function pop() public virtual override{
        emit Log("Baba");
    }

    function baba() public virtual{
        emit Log("Baba");
    }
}

我们部署合约，可以看到Baba合约里有4个函数，其中hip()和pop()的输出被成功改写成”Baba”，而继承来的yeye()的输出仍然是”Yeye”。

多重继承

Solidity的合约可以继承多个合约。规则：

  1. 继承时要按辈分最高到最低的顺序排。比如我们写一个Erzi合约，继承Yeye合约和Baba合约，那么就要写成contract Erzi is Yeye, Baba，而不能写成contract Erzi is Baba, Yeye，不然就会报错。

  2. 如果某一个函数在多个继承的合约里都存在，比如例子中的hip()和pop()，在子合约里必须重写，不然会报错。

  3. 重写在多个父合约中都重名的函数时，override关键字后面要加上所有父合约名字，例如override(Yeye, Baba)。

例子：

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contract Erzi is Yeye, Baba{
    // 继承两个function: hip()和pop()，输出值为Erzi。
    function hip() public virtual override(Yeye, Baba){
        emit Log("Erzi");
    }

    function pop() public virtual override(Yeye, Baba) {
        emit Log("Erzi");
    }
}

我们可以看到，Erzi合约里面重写了hip()和pop()两个函数，将输出改为”Erzi”，并且还分别从Yeye和Baba合约继承了yeye()和baba()两个函数。

修饰器的继承

Solidity中的修饰器（Modifier）同样可以继承，用法与函数继承类似，在相应的地方加virtual和override关键字即可。

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contract Base1 {
    modifier exactDividedBy2And3(uint _a) virtual {
        require(_a % 2 == 0 && _a % 3 == 0);
        _;
    }
}

contract Identifier is Base1 {

    //计算一个数分别被2除和被3除的值，但是传入的参数必须是2和3的倍数
    function getExactDividedBy2And3(uint _dividend) public exactDividedBy2And3(_dividend) pure returns(uint, uint) {
        return getExactDividedBy2And3WithoutModifier(_dividend);
    }

    //计算一个数分别被2除和被3除的值
    function getExactDividedBy2And3WithoutModifier(uint _dividend) public pure returns(uint, uint){
        uint div2 = _dividend / 2;
        uint div3 = _dividend / 3;
        return (div2, div3);
    }
}

Identifier合约可以直接在代码中使用父合约中的exactDividedBy2And3修饰器，也可以利用override关键字重写修饰器：

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modifier exactDividedBy2And3(uint _a) override {
    _;
    require(_a % 2 == 0 && _a % 3 == 0);
}

构造函数的继承

子合约有两种方法继承父合约的构造函数。举个简单的例子，父合约A里面有一个状态变量a，并由构造函数的参数来确定：

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// 构造函数的继承
abstract contract A {
    uint public a;

    constructor(uint _a) {
        a = _a;
    }
}

  1. 在继承时声明父构造函数的参数，例如：contract B is A(1)

  2. 在子合约的构造函数中声明构造函数的参数，例如：

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    contract C is A {
        constructor(uint _c) A(_c * _c) {}
    }

调用父合约的函数

子合约有两种方式调用父合约的函数，直接调用和利用super关键字。

  1. 直接调用：子合约可以直接用父合约名.函数名()的方式来调用父合约函数，例如Yeye.pop()

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    function callParent() public{
        Yeye.pop();
    }

  2. super关键字：子合约可以利用super.函数名()来调用最近的父合约函数。Solidity继承关系按声明时从右到左的顺序是：contract Erzi is Yeye, Baba，那么Baba是最近的父合约，super.pop()将调用Baba.pop()而不是Yeye.pop()：

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    function callParentSuper() public{
        // 将调用最近的父合约函数，Baba.pop()
        super.pop();
    }

钻石继承

在面向对象编程中，钻石继承（菱形继承）指一个派生类同时有两个或两个以上的基类。

在多重+菱形继承链条上使用super关键字时，需要注意的是使用super会调用继承链条上的每一个合约的相关函数，而不是只调用最近的父合约。

我们先写一个合约God，再写Adam和Eve两个合约继承God合约，最后让创建合约people继承自Adam和Eve，每个合约都有foo和bar两个函数。

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// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.13;

/* 继承树：
  God
 /  \
Adam Eve
 \  /
people
*/

contract God {
    event Log(string message);

    function foo() public virtual {
        emit Log("God.foo called");
    }

    function bar() public virtual {
        emit Log("God.bar called");
    }
}

contract Adam is God {
    function foo() public virtual override {
        emit Log("Adam.foo called");
        super.foo();
    }

    function bar() public virtual override {
        emit Log("Adam.bar called");
        super.bar();
    }
}

contract Eve is God {
    function foo() public virtual override {
        emit Log("Eve.foo called");
        super.foo();
    }

    function bar() public virtual override {
        emit Log("Eve.bar called");
        super.bar();
    }
}

contract people is Adam, Eve {
    function foo() public override(Adam, Eve) {
        super.foo();
    }

    function bar() public override(Adam, Eve) {
        super.bar();
    }
}

在这个例子中，调用合约people中的super.bar()会依次调用Eve、Adam，最后是God合约。

虽然Eve、Adam都是God的子合约，但整个过程中God合约只会被调用一次。原因是Solidity借鉴了Python的方式，强制一个由基类构成的DAG（有向无环图）使其保证一个特定的顺序。更多细节你可以查阅Solidity的官方文档。

在Remix上验证

  • 合约简单继承示例, 可以观察到Baba合约多了Yeye的函数

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  • 合约多重继承可以参考简单继承的操作步骤来增加部署Erzi合约，然后观察暴露的函数以及尝试调用来查看日志

  • 修饰器继承示例

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  • 构造函数继承示例

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    13-7

  • 调用父合约示例

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    13-9

  • 菱形继承示例

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总结

这一讲，我们介绍了Solidity继承的基本用法，包括简单继承，多重继承，修饰器和构造函数的继承、调用父合约中的函数，以及多重继承中的菱形继承问题。