智能合约案例:投票

本节将介绍一个用 Solidity 语言编写的智能合约案例。代码来源于 Solidity 官方文档 中的示例。

该智能合约实现了一个自动化的、透明的投票应用。投票发起人可以发起投票,将投票权赋予投票人;投票人可以自己投票,或将自己的票委托给其他投票人;任何人都可以公开查询投票的结果。

智能合约代码

实现上述功能的合约代码如下所示,并不复杂,语法跟 JavaScript 十分类似。

pragma solidity ^0.4.11;
contract Ballot {
struct Voter {
uint weight;
bool voted;
address delegate;
uint vote;
}
struct Proposal {
bytes32 name;
uint voteCount;
}
address public chairperson;
mapping(address => Voter) public voters;
Proposal[] public proposals;
// Create a new ballot to choose one of `proposalNames`
function Ballot(bytes32[] proposalNames) {
chairperson = msg.sender;
voters[chairperson].weight = 1;
for (uint i = 0; i < proposalNames.length; i++) {
proposals.push(Proposal({
name: proposalNames[i],
voteCount: 0
}));
}
}
// Give `voter` the right to vote on this ballot.
// May only be called by `chairperson`.
function giveRightToVote(address voter) {
require((msg.sender == chairperson) && !voters[voter].voted);
voters[voter].weight = 1;
}
// Delegate your vote to the voter `to`.
function delegate(address to) {
Voter sender = voters[msg.sender];
require(!sender.voted);
require(to != msg.sender);
while (voters[to].delegate != address(0)) {
to = voters[to].delegate;
// We found a loop in the delegation, not allowed.
require(to != msg.sender);
}
sender.voted = true;
sender.delegate = to;
Voter delegate = voters[to];
if (delegate.voted) {
proposals[delegate.vote].voteCount += sender.weight;
} else {
delegate.weight += sender.weight;
}
}
// Give your vote (including votes delegated to you)
// to proposal `proposals[proposal].name`.
function vote(uint proposal) {
Voter sender = voters[msg.sender];
require(!sender.voted);
sender.voted = true;
sender.vote = proposal;
proposals[proposal].voteCount += sender.weight;
}
// @dev Computes the winning proposal taking all
// previous votes into account.
function winningProposal() constant
returns (uint winningProposal)
{
uint winningVoteCount = 0;
for (uint p = 0; p < proposals.length; p++) {
if (proposals[p].voteCount > winningVoteCount) {
winningVoteCount = proposals[p].voteCount;
winningProposal = p;
}
}
}
// Calls winningProposal() function to get the index
// of the winner contained in the proposals array and then
// returns the name of the winner
function winnerName() constant
returns (bytes32 winnerName)
{
winnerName = proposals[winningProposal()].name;
}
}

代码解析

指定版本

在第一行,pragma 关键字指定了和该合约兼容的编译器版本。

pragma solidity ^0.4.11;

该合约指定,不兼容比 0.4.11 更旧的编译器版本,且 ^ 符号表示也不兼容从 0.5.0 起的新编译器版本。即兼容版本范围是 0.4.11 <= version < 0.5.0。该语法与 npm 的版本描述语法一致。

结构体类型

Solidity 中的合约(contract)类似面向对象编程语言中的类。每个合约可以包含状态变量、函数、事件、结构体类型和枚举类型等。一个合约也可以继承另一个合约。

在本例命名为 Ballot 的合约中,声明了 2 个结构体类型:VoterProposal

  • struct Voter:投票人,其属性包括 uint weight(该投票人的权重)、bool voted(是否已投票)、address delegate(如果该投票人将投票委托给他人,则记录受委托人的账户地址)和 uint vote(投票做出的选择,即相应提案的索引号)。

  • struct Proposal:提案,其属性包括 bytes32 name(名称)和 uint voteCount(已获得的票数)。

需要注意,address 类型记录了一个以太坊账户的地址。address 可看作一个数值类型,但也包括一些与以太币相关的方法,如查询余额 <address>.balance、向该地址转账 <address>.transfer(uint256 amount) 等。

状态变量

合约中的状态变量会长期保存在区块链中。通过调用合约中的函数,这些状态变量可以被读取和改写。

本例中定义了 3 个状态变量:chairpersonvotersproposals

  • address public chairperson:投票发起人,类型为 address

  • mapping(address => Voter) public voters:所有投票人,类型为 addressVoter 的映射。

  • Proposal[] public proposals:所有提案,类型为动态大小的 Proposal 数组。

3 个状态变量都使用了 public 关键字,使得变量可以被外部访问(即通过消息调用)。事实上,编译器会自动为 public 的变量创建同名的 getter 函数,供外部直接读取。

状态变量还可设置为 internalprivateinternal 的状态变量只能被该合约和继承该合约的子合约访问,private 的状态变量只能被该合约访问。状态变量默认为 internal

将上述关键状态信息设置为 public 能够增加投票的公平性和透明性。

函数

合约中的函数用于处理业务逻辑。函数的可见性默认为 public,即可以从内部或外部调用,是合约的对外接口。函数可见性也可设置为 externalinternalprivate

本例实现了 6 个 public 函数,可看作 6 个对外接口,功能分别如下。

创建投票

函数 function Ballot(bytes32[] proposalNames) 用于创建一个新的投票。

所有提案的名称通过参数 bytes32[] proposalNames 传入,逐个记录到状态变量 proposals 中。同时用 msg.sender 获取当前调用消息的发送者的地址,记录为投票发起人 chairperson,该发起人投票权重设为 1。

赋予投票权

函数 function giveRightToVote(address voter) 实现给投票人赋予投票权。

该函数给 address voter 赋予投票权,即将 voter 的投票权重设为 1,存入 voters 状态变量。

这个函数只有投票发起人 chairperson 可以调用。这里用到了 require((msg.sender == chairperson) && !voters[voter].voted) 函数。如果 require 中表达式结果为 false,这次调用会中止,且回滚所有状态和以太币余额的改变到调用前。但已消耗的 Gas 不会返还。

委托投票权

函数 function delegate(address to) 把投票委托给其他投票人。

其中,用 voters[msg.sender] 获取委托人,即此次调用的发起人。用 require 确保发起人没有投过票,且不是委托给自己。由于被委托人也可能已将投票委托出去,所以接下来,用 while 循环查找最终的投票代表。找到后,如果投票代表已投票,则将委托人的权重加到所投的提案上;如果投票代表还未投票,则将委托人的权重加到代表的权重上。

该函数使用了 while 循环,这里合约编写者需要十分谨慎,防止调用者消耗过多 Gas,甚至出现死循环。

进行投票

函数 function vote(uint proposal) 实现投票过程。

其中,用 voters[msg.sender] 获取投票人,即此次调用的发起人。接下来检查是否是重复投票,如果不是,进行投票后相关状态变量的更新。

查询获胜提案

函数 function winningProposal() constant returns (uint winningProposal) 将返回获胜提案的索引号。

这里,returns (uint winningProposal) 指定了函数的返回值类型,constant 表示该函数不会改变合约状态变量的值。

函数通过遍历所有提案进行记票,得到获胜提案。

查询获胜者名称

函数 function winnerName() constant returns (bytes32 winnerName) 实现返回获胜者的名称。

这里采用内部调用 winningProposal() 函数的方式获得获胜提案。如果需要采用外部调用,则需要写为 this.winningProposal()