Yul 中的内存是如何工作的？

Yul 是一种中间编程语言，可用于在 智能合约 内编写一种形式的汇编语言。在了解了 Yul storage 以及如何读写打包的 storage 变量之后，接下来需要学习 Yul 智能合约中 memory 的工作方式。

Yul 中 memory 是如何工作的？

memory 的行为与 storage 不同。memory 不是持久化的，这意味着函数执行结束后，所有变量都会被清除。

memory 可以类比为其他语言中的 heap，但它没有垃圾回收机制。

memory 比 storage 便宜得多。前 22 个字（word）的 memory 成本是线性计算的，但要注意，超过这个范围后 memory 成本会变为二次方增长。

memory 以 32 字节为一段进行布局。稍后我们会更详细地了解这一点，但现在只需知道 0x00 - 0x20 是一个段（可以把它想象成一个 slot，如果这样理解更方便的话，但它们其实是不同的东西）。

Solidity 将 0x00 - 0x40 分配为暂存空间（scratch space）。这部分 memory 不保证为空，会被用于某些操作。

0x40 - 0x60 存储的是所谓的空闲 memory 指针（free memory pointer）的位置，用于向 memory 写入新内容。

0x60 - 0x80 留空，作为间隔。

0x80 是我们开始操作的位置。

memory 不会对值进行打包。从 storage 中取出的值会各自存储在独立的 32 字节段中（例如 0x80-0xa0）。

Yul 中哪些操作会用到 memory？

以下操作会用到 memory：

• 外部调用的返回值
• 为外部调用设置函数值
• 从外部调用获取值
• 使用错误字符串 revert
• 记录日志消息
• 使用 keccak256() 进行哈希运算
• 创建其他智能合约

下面是一些常用的 Yul memory 指令：

接下来我们再看几种数据结构！

如何在 Yul 中使用 struct 和 memory

struct 和固定长度数组的行为其实是一样的，但由于我们在 storage 部分已经看过固定长度数组了，这里我们来看 struct。看看下面这个 struct。

没什么特别的，就是一个简单的 struct。

现在来看一些代码！

这里我们将 s.subVar1 设置到 memory 位置 0x80 - 0xa0，将 s.subVar2 设置到 memory 位置 0xa0 - 0xc0。这就是为什么我们返回的是 0x80 - 0xc0。下面是交易结束前 memory 布局的一张表。

从中可以总结出以下几点：

• 0x00 - 0x40 作为暂存空间留空
• 0x40 处存放的是空闲 memory 指针
• Solidity 会在 0x60 处留出一段间隔
• 0x80 和 0xa0 用于存储 struct 的值
• 0xc0 是新的空闲 memory 指针

在 memory 部分的最后，我想给大家展示动态数组在 memory 中的工作方式。在这个例子中，我们会传入 [0, 1, 2, 3] 作为参数 arr。作为附加内容，我们还会给数组追加一个新元素。在生产环境中这样做要小心，因为可能会覆盖其他 memory 变量。

代码如下：

下面是执行过程：

• 获取数组在 memory 中的存储位置
• 获取数组的长度，它存储在数组的第一个 memory 位置
• 在该位置基础上加 32 字节（跳过数组长度部分），得到下一个可用位置
• 将数组长度乘以 32 字节，得到下一个 memory 位置
• 存储我们的新值（4）
• 将数组长度更新加一
• 更新空闲 memory 指针
• 返回该数组

我们再来看一次 memory 布局。

memory 部分到此结束！

接下来，学习 如何使用 Yul 调用智能合约，或者返回学习 如何读写打包的 storage 变量！