Michael.W基于Foundry精读Openzeppelin第14期——SafeMath.sol
- 0. 版本
- 0.1 SafeMath.sol
- 1. 目标合约
- 2. 代码精读
- 2.1 tryAdd(uint256 a, uint256 b) && trySub(uint256 a, uint256 b) && tryMul(uint256 a, uint256 b) && tryDiv(uint256 a, uint256 b) && tryMod(uint256 a, uint256 b)
- 2.2 add(uint256 a, uint256 b) && mul(uint256 a, uint256 b)
- 2.3 sub(uint256 a, uint256 b) && div(uint256 a, uint256 b) && mod(uint256 a, uint256 b) && sub(uint256 a, uint256 b, string memory errorMessage) && div( uint256 a, uint256 b, string memory errorMessage) && mod(uint256 a, uint256 b, string memory errorMessage)
0. 版本
[openzeppelin]：v4.8.3，[forge-std]：v1.5.6
0.1 SafeMath.sol
Github: https://github.com/OpenZeppelin/openzeppelin-contracts/blob/v4.8.3/contracts/utils/math/SafeMath.sol
SafeMath库是对solidity中uint256的加、减、乘、除和取模运算的一层封装。由于solidity 0.8之前的uint256运算是不做溢出检查，许多基于0.8版本之前的项目都会使用该库。0.8版本之后solidity编译器内置了整形数溢出检查，所以SafeMath也不再被广泛使用。
注：此版本的SafeMath库必须是基于solidity 0.8及之后的编译器版本使用。
1. 目标合约
封装SafeMath library成为一个可调用合约：
Github: https://github.com/RevelationOfTuring/foundry-openzeppelin-contracts/blob/master/src/utils/math/MockSafeMath.sol
// SPDX-License-Identifier: UNLICENSED
pragma solidity ^0.8.0;import "openzeppelin-contracts/contracts/utils/math/SafeMath.sol";contract MockSafeMath {using SafeMath for uint;function tryAdd(uint a, uint b) external pure returns (bool, uint) {return a.tryAdd(b);}function trySub(uint a, uint b) external pure returns (bool, uint) {return a.trySub(b);}function tryMul(uint a, uint b) external pure returns (bool, uint) {return a.tryMul(b);}function tryDiv(uint a, uint b) external pure returns (bool, uint) {return a.tryDiv(b);}function tryMod(uint a, uint b) external pure returns (bool, uint) {return a.tryMod(b);}function add(uint a, uint b) external pure returns (uint){return a.add(b);}function sub(uint a, uint b) external pure returns (uint) {return a.sub(b);}function mul(uint a, uint b) external pure returns (uint){return a.mul(b);}function div(uint a, uint b) external pure returns (uint) {return a.div(b);}function mod(uint a, uint b) external pure returns (uint) {return a.mod(b);}function sub(uint a,uint b,string memory errorMessage) external pure returns (uint){return a.sub(b, errorMessage);}function div(uint a,uint b,string memory errorMessage) external pure returns (uint) {return a.div(b, errorMessage);}function mod(uint a,uint b,string memory errorMessage) external pure returns (uint) {return a.mod(b, errorMessage);}
}
全部foundry测试合约：
Github: https://github.com/RevelationOfTuring/foundry-openzeppelin-contracts/blob/master/test/utils/math/SafeMath.t.sol
2. 代码精读
2.1 tryAdd(uint256 a, uint256 b) && trySub(uint256 a, uint256 b) && tryMul(uint256 a, uint256 b) && tryDiv(uint256 a, uint256 b) && tryMod(uint256 a, uint256 b)
tryAdd(uint256 a, uint256 b)：计算两数之和。如果加法产生溢出，返回false和0，否则返回true和结果；trySub(uint256 a, uint256 b)：计算两数之差。如果减法产生溢出，返回false和0，否则返回true和结果；tryMul(uint256 a, uint256 b)：计算两数之积。如果乘法产生溢出，返回false和0，否则返回true和结果；tryDiv(uint256 a, uint256 b)：计算两数之商。如果除法产生溢出，返回false和0，否则返回true和结果；tryMod(uint256 a, uint256 b)：计算两数的取模运算，即求余数。如果模运算产生溢出，返回false和0，否则返回true和结果。
function tryAdd(uint256 a, uint256 b) internal pure returns (bool, uint256) {// 关闭solidity 0.8的整数运算溢出检查unchecked {// 计算和uint256 c = a + b;// 如果a>和，则发生整形溢出。返回false和0if (c < a) return (false, 0);// 返回true和计算结果return (true, c);}}function trySub(uint256 a, uint256 b) internal pure returns (bool, uint256) {// 关闭solidity 0.8的整数运算溢出检查unchecked {// 如果减数>被减数，发生整形溢出。返回false和0if (b > a) return (false, 0);// 返回true和计算结果 return (true, a - b);}}function tryMul(uint256 a, uint256 b) internal pure returns (bool, uint256) {// 关闭solidity 0.8的整数运算溢出检查unchecked {// 如果a为0，乘积必然为0。返回true和0if (a == 0) return (true, 0);// 计算乘积cuint256 c = a * b;// 做除法检查是否溢出。如果乘积c除以a不等于b，产生溢出。返回false和0if (c / a != b) return (false, 0);// 返回true和乘积creturn (true, c);}}function tryDiv(uint256 a, uint256 b) internal pure returns (bool, uint256) {// 关闭solidity 0.8的整数运算溢出检查unchecked {// 如果除数为0，直接返回false和0if (b == 0) return (false, 0);// 由于被除数和非0除数都是uint256，必然除法不会产生溢出。直接返回true和运算结果return (true, a / b);}}// 注：同tryDiv()的内在判断逻辑一致function tryMod(uint256 a, uint256 b) internal pure returns (bool, uint256) {// 关闭solidity 0.8的整数运算溢出检查unchecked {// 如果除数为0，直接返回false和0if (b == 0) return (false, 0);// 由于被除数和非0除数都是uint256，必然除法不会产生溢出。直接返回true和取模运算结果return (true, a % b);}}
foundry代码验证
contract SafeMathTest is Test {MockSafeMath msm = new MockSafeMath();function test_TryAdd() external {(bool flag,uint res) = msm.tryAdd(1, 2);assertTrue(flag);assertEq(res, 3);// overflow(flag, res) = msm.tryAdd(type(uint).max, 1);assertFalse(flag);assertEq(res, 0);}function test_TrySub() external {(bool flag,uint res) = msm.trySub(3, 1);assertTrue(flag);assertEq(res, 2);// overflow(flag, res) = msm.trySub(1, 2);assertFalse(flag);assertEq(res, 0);}function test_TryMul() external {(bool flag,uint res) = msm.tryMul(2, 3);assertTrue(flag);assertEq(res, 6);// overflow(flag, res) = msm.tryMul(type(uint).max, 2);assertFalse(flag);assertEq(res, 0);}function test_TryDiv() external {(bool flag,uint res) = msm.tryDiv(7, 2);assertTrue(flag);assertEq(res, 3);// overflow(flag, res) = msm.tryDiv(1, 0);assertFalse(flag);assertEq(res, 0);}function test_TryMod() external {(bool flag,uint res) = msm.tryMod(7, 2);assertTrue(flag);assertEq(res, 1);// overflow(flag, res) = msm.tryMod(1, 0);assertFalse(flag);assertEq(res, 0);}
}
2.2 add(uint256 a, uint256 b) && mul(uint256 a, uint256 b)
add(uint256 a, uint256 b)：计算两数之和。如果加法产生溢出，直接revert；mul(uint256 a, uint256 b)：计算两数之积。如果乘法产生溢出，直接revert。
function add(uint256 a, uint256 b) internal pure returns (uint256) {// 封装solidity内置"+"运算符return a + b;}function mul(uint256 a, uint256 b) internal pure returns (uint256) {// 封装solidity内置"*"运算符return a * b;}
foundry代码验证
contract SafeMathTest is Test {MockSafeMath msm = new MockSafeMath();function test_Add() external {assertEq(msm.add(1, 2), 3);// overflowvm.expectRevert();msm.add(type(uint).max, 1);}function test_Mul() external {assertEq(msm.mul(3, 2), 6);// overflowvm.expectRevert();msm.mul(type(uint).max, 2);}
}
2.3 sub(uint256 a, uint256 b) && div(uint256 a, uint256 b) && mod(uint256 a, uint256 b) && sub(uint256 a, uint256 b, string memory errorMessage) && div( uint256 a, uint256 b, string memory errorMessage) && mod(uint256 a, uint256 b, string memory errorMessage)
sub(uint256 a, uint256 b)：计算两数之差。如果减法产生溢出，直接revert；div(uint256 a, uint256 b)：计算两数之商。如果除法产生溢出（除数为0），直接revert；mod(uint256 a, uint256 b)：计算两数的余数。如果除法产生溢出（除数为0），直接revert；sub(uint256 a, uint256 b, string memory errorMessage)：计算两数之差。如果产生溢出，以自定义消息revert；div( uint256 a, uint256 b, string memory errorMessage)：计算两数之商。如果产生溢出，以自定义消息revert；mod(uint256 a, uint256 b, string memory errorMessage)：计算两数的余数。如果产生溢出，以自定义消息revert。
function sub(uint256 a, uint256 b) internal pure returns (uint256) {// 封装solidity内置"-"运算符return a - b;}function div(uint256 a, uint256 b) internal pure returns (uint256) {// 封装solidity内置"/"运算符return a / b;}function mod(uint256 a, uint256 b) internal pure returns (uint256) {// 封装solidity内置"%"运算符return a % b;}// 注：该方法已弃用，因为自定义revert消息作为参数会引起更多额外的memory分配。如果想自定义溢出消息，可以使用trySub()function sub(uint256 a,uint256 b,string memory errorMessage) internal pure returns (uint256) {unchecked {// 如果减数>被减数，以errorMessage revert// 注：由于这里调用了opcode `revert`，在发生revert时会返还剩余gas。而使用solidity内置减法发生revert时，会调用不合法opcode直接消耗掉剩余的gasrequire(b <= a, errorMessage);// 返回二者之差return a - b;}}// 注：该方法已弃用，因为自定义revert消息作为参数会引起更多额外的memory分配。如果想自定义溢出消息，可以使用tryDiv()function div(uint256 a,uint256 b,string memory errorMessage) internal pure returns (uint256) {// 关闭solidity 0.8的整数运算溢出检查unchecked {// 如果除数=0，以errorMessage revert// 注：由于这里调用了opcode `revert`，在发生revert时会返还剩余gas。而使用solidity内置除法发生revert时，会调用不合法opcode直接消耗掉剩余的gasrequire(b > 0, errorMessage);// 返回二者之商return a / b;}}// 注：该方法已弃用，因为自定义revert消息作为参数会引起更多额外的memory分配。如果想自定义溢出消息，可以使用tryMod()function mod(uint256 a,uint256 b,string memory errorMessage) internal pure returns (uint256) {// 关闭solidity 0.8的整数运算溢出检查unchecked {// 如果除数=0，以errorMessage revert// 注：由于这里调用了opcode `revert`，在发生revert时会返还剩余gas。而使用solidity内置取模运算符发生revert时，会调用不合法opcode直接消耗掉剩余的gasrequire(b > 0, errorMessage);// 返回两数的余数return a % b;}}
}
foundry代码验证
contract SafeMathTest is Test {MockSafeMath msm = new MockSafeMath();function test_Sub() external {assertEq(msm.sub(3, 2), 1);// overflowvm.expectRevert();msm.sub(1, 2);// with error messageassertEq(msm.sub(3, 2, "error message"), 1);vm.expectRevert("error message");msm.sub(1, 2, "error message");}function test_Div() external {assertEq(msm.div(7, 2), 3);// overflowvm.expectRevert();msm.div(1, 0);// with error messageassertEq(msm.div(7, 2, "error message"), 3);vm.expectRevert("error message");msm.div(1, 0, "error message");}function test_Mod() external {assertEq(msm.mod(7, 2), 1);// overflowvm.expectRevert();msm.mod(1, 0);// with error messageassertEq(msm.mod(7, 2, "error message"), 1);vm.expectRevert("error message");msm.mod(1, 0, "error message");}
}
ps:
本人热爱图灵，热爱中本聪，热爱V神。
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公众号名称：后现代泼痞浪漫主义奠基人
