Solidity: زبان برنامه نویسی قراردادهای هوشمند
فناوری بلاک چین اتریوم با ارائه زیرساختی قدرتمند، امکان ساخت برنامه‌های غیر متمرکز نسل جدید را فراهم آورده است. Solidity زبان برنامه نویسی اختصاصی این پلتفرم برای توسعه قراردادهای هوشمند، به عنوان پلی برای تحقق این پتانسیل عمل می‌کند. در این مقاله ضمن معرفی زبان برنامه نویسی Solidity و ویژگی‌های آن، به بررسی نقش این زبان در ایجاد نوآوری، امنیت و کارایی در برنامه‌های غیر متمرکز پیش رو خواهیم پرداخت و چشم اندازی از تاثیر این زبان بر آینده بلاک چین ترسیم خواهیم کرد.
Solidity زبان قانون در دنیایی غیر متمرکز
زبان برنامه نویسی Solidity یک زبان سطح بالا، شی گرا و Static Type است که برای نوشتن قراردادهای هوشمند در بلاک چین اتریوم استفاده می‌شود. هدف آن ایجاد امکان توسعه برنامه‌های غیر متمرکز (Dapps) با تعیین قوانین و منطق تعامل در شبکه اتریوم است. برخلاف زبان‌های اسکریپتی که معمولا به صورت خط به خط در زمان اجرا تفسیر می‌شوند، کد Solidity قبل از استقرار بر روی بلاک چین، توسط کامپایلر Solc به بایت کد تبدیل می‌شود. این بایت کد سپس توسط ماشین مجازی اتریوم (EVM) اجرا می‌گردد.
زبان‌های برنامه نویسی سطح بالا به زبان‌هایی گفته می‌شود که به زبان انسان نزدیک‌تر بوده و از جزئیات پیچیده سخت افزار چشم پوشی می‌کند. این امر به برنامه نویسان اجازه میدهد تا بر منطق برنامه تمرکز کرده و با دستورات و ساختارهای قابل فهم‌تری کد بنویسند. در نتیجه توسعه نرم افزار سریع‌تر، آسان‌تر و با قابلیت خوانایی و نگهداری بالاتری انجام می‌شود، زیرا نیازی به درگیری مستقیم با معماری کامپیوتر نیست.
در زبان‌های برنامه نویسی استاتیک تایپ (Static Type)، هر نوع متغیر باید به طور صریح در زمان نوشتن کد مشخص شود. کامپایلر قبل از اجرای برنامه، این متغیرها را بررسی می‌کند و در صورت وجود هرگونه مغایرت خطا میدهد. این کار به شناسایی زودهنگام اشتباهات، افزایش امنیت و بهبود عملکرد برنامه کمک می‌کند، زیرا نوع داده‌ها در زمان اجرا ثابت و مشخص است.
Solidity در عمل، چگونه قراردادهای هوشمند جان می‌گیرند
زبان Solidity به عنوان یک زبان برنامه نویسی سطح بالا و استاتیک تایپ، فرآیند پیچیده‌ای را طی می‌کند تا منطق قراردادهای هوشمند شما را به دستورالعمل‌های قابل اجرا در بلاک چین اتریوم تبدیل کند. درک این فرآیند به شما کمک می‌کند تا نه تنها کد بهتری بنویسید بلکه محدودیت‌ها و قابلیت‌های این زبان را نیز بهتر درک کنید.
نوشتن کد منبع (Source Code)
توسعه دهنده، منطق قراردادهای هوشمند خود را با استفاده از ساختارهای زبان Solidity در یک فایل با پسوند sol. می‌نویسد. این فایل شامل تعریف قرارداد، متغیرها، توابع و رویدادها است. در این مرحله توسعه دهنده باید به قواعد زبان، انواع داده‌ها، قابلیت‌های توابع و ملاحظات امنیتی توجه داشته باشد.
کامپایل (Compilation)
پس از نوشتن کد، نوبت به کامپایل کردن آن می‌رسد. کامپایلر Solc معمولا کدها را دریافت کرده و آن را به دو جز اصلی تبدیل می‌کند:
- بایت کد (Bytecode): یک کد سطح پایین که شامل دستورالعمل‌هایی برای ماشین مجازی اتریوم (EVM) است. بایت کد تمام عملیات و منطق قرارداد را به صورت دستورالعمل‌های قابل اجرا برای EVM در بر می‌گیرد.
- Application Binary Interface: یک فایل JSON است که نحوه تعامل قرارداد کامپایل شده را توصیف می‌کند. ABI شامل اطلاعاتی در مورد توابع قرارداد (نام، ورودی و خروجی)، رویدادها (نام و نوع پارامترها) و نحوه رمزگذاری و رمزگشایی داده‌ها برای تعامل با قرارداد است. ABI به برنامه‌های خارجی مانند برنامه‌های کیف پول اجازه میدهد تا بتوانند توابع قرارداد هوشمند را فراخوانی و داده‌های آن را تفسیر کنند.
استقرار (Deployment)
بایت کد تولید شده در مرحله قبل، از طریق یک تراکنش ویژه به شبکه اتریوم ارسال می‌شود. این تراکنش توسط یک حساب کاربری با پرداخت هزینه گس (Gas) انجام می‌شود. پس از تایید تراکنش توسط شبکه و قرار گرفتن آن در یک بلاک، قرارداد هوشمند بر روی بلاک چین مستقر و یک آدرس منحصر به فرد دریافت می‌کند. بایت کد قرارداد به طور دائمی در این آدرس ذخیره می‌شود و دیگر قابل تغییر نیست.
اجرا (Execution)
پس از استقرار، کاربران و سایر قراردادهای هوشمند می‌توانند با ارسال تراکنش به آدرس قرارداد و فراخوانی توابع آن، با قرارداد تعامل کنند. هر تراکنش فراخوانی تابع نیز نیازمند پرداخت هزینه گس (Gas) است که بسته به پیچیدگی محاسبات و میزان داده‌های درگیر متفاوت است. هنگامی که یک تراکنش دریافت می‌شود، نودهای شبکه اتریوم بایت کد مربوط به آن تابع را در ماشین مجازی اتریوم (EVM) اجرا میکنند.
ماشین مجازی اتریوم (EVM)
EVM نه تنها یک جز حیاتی، بلکه در واقع قلب تپنده اکوسیستم اتریوم و زیربنای اجرای تمامی قراردادهای هوشمند مبتنی بر Solidity است. این ماشین مجازی یک محیط اجرایی غیر متمرکز و ایزوله است که وظیفه تفسیر و اجرای بایت کد قراردادها هوشمند را بر عهده دارد. درک عمیق EVM برای هرکسی که با Solidity و توسعه بلاک چین اتریوم سر و کار دارد، امری ضروری است.
غیر متمرکز بودن (Decentralization)
یکی از ویژگی‌های بنیادین EVM غیر متمرکز بودن آن است، هر نود در شبکه اتریوم یک نسخه مستقل از ماشین مجازی اتریوم را اجرا می‌کند. هنگامی که یک تراکنش به شبکه ارسال می‌شود، این تراکنش توسط تمامی نودهای شرکت کننده در شبکه دریافت و پردازش می‌گردد. هر نود به طور مستقل بایت کد قرارداد را در EVM خود اجرا می‌کند و نتیجه یکسانی را محاسبه می‌کند. این فرایند تضمین می‌کند که هیچ نهاد واحدی کنترل اجرای قراردادها را در دست ندارد و نتایج به دست آمده بر اساس اجماع کامل شبکه است.
ایزوله بودن (Isolation)
EVM یک محیط اجرایی ایزوله فراهم می‌کند. هر قرارداد هوشمند در یک فضای مجازی امن و جداگانه اجرا می‌شود. این قراردادها نمی‌توانند به طور مستقیم به حافظه، داده‌ها و یا وضعیت سایر قراردادها دسترسی پیدا کنند. این ایزوله سازی از تداخل بین قراردادها جلوگیری می‌کند و امنیت کلی شبکه را افزایش میدهد.
تورینگ کامل بودن (Turing Completeness)
مفهوم Turing Completeness به این معناست که EVM از نظر تئوری و به شرط وجود منابع کافی قادر به انجام هر محاسباتی است که یک کامپیوتر سنتی می‌تواند انجام دهد. این قابلیت به توسعه دهندگان اجازه میدهد تا منطق‌های پیچیده و متنوعی را در قراردادهای هوشمند خود پیاده سازی کنند. با این حال تورینگ کامل بودن مسئولیت بیشتری را بر دوش توسعه دهندگان می‌گذارد تا از حلقه‌های بی نهایت و مصرف بیش از حد گس در کدهای خود جلوگیری کنند.
اجرای بایت کد
همانطور که قبلا اشاره کردیم، کامپایلر Solidity کد منبع را به بایت کد EVM تبدیل می‌کند. این بایت کد شامل مجموعه‌ای از کدهای عملیاتی است که دستورالعمل‌های سطح پایین برای EVM هستند. EVM این دستورالعمل‌ها را به صورت ترتیبی اجرا می‌کند و وضعیت قرارداد را بر اساس منطق تعریف شده در کد تغییر میدهد.
ویژگی‌های کلیدی Solidity
زبان Solidity به عنوان زبان اصلی توسعه قراردادهای هوشمند در بلاک چین اتریوم، از مجموعه‌ای از ویژگی‌های کلیدی برخوردار است.این ویژگی‌ها آن را به ابزاری قدرتمند و انعطاف پذیر برای ساخت برنامه‌های غیر متمرکز تبدیل کرده است. در این بخش به این ویژگی‌های بنیادین می‌پردازیم:
توابع عمومی و خصوصی
Solidity امکان تعریف توابع با سطوح دسترسی مختلف را فراهم می‌کند. توابع عمومی (Public) از خارج قرارداد و توسط سایر قراردادها یا حساب‌های کاربری قابل فراخوانی هستند. در مقابل، توابع خصوصی (Private) تنها در داخل همان قرارداد قابل دسترسی و استفاده می‌باشند. این ساز و کار کنترل دسترسی، افزایش امنیت از طریق محدود کردن دسترسی به عملیات‌های حساس را فراهم می‌آورد.
استانداردها و منطق کد
زبان Solidity از پیاده سازی منطق کد از طریق کتابخانه‌ها و رابط‌ها (Interfaces) پشتیبانی می‌کند. کتابخانه‌ها امکان به اشتراک گذاری و استفاده مجدد از کد را در میان چندین قرارداد فراهم میکنند که منجر به کاهش حجم کد و بهبود سازماندهی آن می‌شود.
تغییر ناپذیری
یکی از ویژگی‌های اساسی قراردادهای هوشمند نوشته شده با Solidity، تغییر ناپذیری آن‌ها پس از استقرار بر روی بلاک چین است. پس از اینکه یک قرارداد مستقر شد، کد و وضعیت آن دیگر قابل تغییر نخواهد بود. این ویژگی، یکپارچگی و قابلیت پیش بینی رفتار قرارداد را تضمین می‌کند و باعث ایجاد اعتماد برای تمامی افرادی می‌شود که با آن قرارداد در تعامل هستند.
هزینه های گس
زبان Solidity مفهوم گس را برای مدیریت منابع محاسباتی مورد نیاز برای اجرای قراردادهای هوشمند معرفی می‌کند. گس واحدی است که هزینه انجام عملیات‌هایی نظیر ذخیره سازی، محاسبات و ارتباطات در شبکه اتریوم را نشان میدهد. Solidity مکانیسم‌هایی را برای تخمین و کنترل هزینه‌های گس در اختیار توسعه دهندگان قرار میدهد.
بیشتر بخوانید!
شباهت‌های Solidity با زبان‌های برنامه نویسی دیگر
یکی از مزایای زبان Solidity، وام گیری از مفاهیم زبان‌های برنامه نویسی محبوب است که فرایند یادگیری برای توسعه دهندگان با پیشینه در برنامه نویسی را راحت‌تر می‌کند. Solidity در مفاهیم برنامه نویسی شی گرا (OOP) نظیر وراثت و ساختارها شباهت‌هایی با ++C دارد. از سوی دیگر، ساختارهای کنترل جریان آن به JavaScript نزدیک است و از الگوهای مشابه آن پشتیبانی می‌کند. همچنین استفاده از تو رفتگی برای ساختار دهی و خوانایی کد، یادآور زبان Python است. این آشنایی‌های مفهومی، پلی میان دانش قبلی توسعه دهندگان و دنیای برنامه نویسی قراردادهای هوشمند با Solidity ایجاد می‌کند.
هاست پرسرعت با قیمت اقتصادی
سرعت بارگذاری بالا و عملکرد بی وقفه وب سایتتان را با هاست پویان آی تی تجربه کنید. زیرساخت قدرتمند ما در کنار تیم پشتیبانی حرفه‌ای که همواره آماده پاسخگویی و رفع مشکلات شماست، تضمین می‌کند که وب سایتتان همیشه در بهترین حالت خود قرار داشته باشد.
نتیجه گیری
در یک نگاه کلی، Solidity به عنوان یک زبان برنامه نویسی قدرتمند، نقشی محوری در ایجاد قراردادهای هوشمند بر بستر بلاک چین اتریوم ایفا می‌کند. این زبان، توسعه دهندگان را قادر می‌سازد تا قوانین و منطق برنامه‌های غیر متمرکز را با ویژگی‌هایی چون شفافیت، امنیت و تغییر ناپذیری تعیین نمایند. با بهره گیری از ساختاری آشنا برای توسعه دهندگان زبان‌هایی نظیر ++C و JavaScript، محیطی کاربر پسند را برای ورود به دنیای قراردادهای هوشمند فراهم می‌آورد.
سوالات متداول
زبان Solidity چیست؟
زبان برنامه نویسی سطح بالا و استاتیک تایپ (Static Type) برای ساخت قراردادهای هوشمند در بلاک چین اتریوم.
کجا میتوان کدهای زبان Solidity را نوشت؟
در IDEهای آنلاین مانند Remix و محیطهای توسعه محلی مانند VS Code.
قرارداد هوشمند چیست و Solidity چه نقشی در آن ایفا می‌کند؟
قرارداد هوشمند، کدی است که بر روی بلاک چین ذخیره شده و به طور خودکار و بدون واسطه، شرایط یک توافق را اجرا می‌کند. Solidity زبان اصلی برای نوشتن این قراردادها در اتریوم است.
چه بلاک چینهای دیگری از Solidity پشتیبانی میکنند؟
علاوه بر اتریوم، بلاک چینهای سازگار با ماشین مجازی اتریوم مانند Polkadot ،Shardeum ،Avalanche و BNB Chain نیز از این زبان پشتیبانی میکنند.
هزینه گس در Solidity به چه معناست؟
گس واحدی است که هزینه محاسبات و تراکنشها در شبکه اتریوم را نشان میدهد. توسعه دهندگان باید کدهای خود را بهینه سازی کنند تا هزینه گس کاهش یابد.
منابع
- https://www.geeksforgeeks.org/solidity-features/
- https://soliditylang.org/
- https://shardeum.org/blog/solidity/
اولین دیدگاه را اضافه کنید.