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0
if (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0
if (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0
if (a == 0) return (true, 0);
// 计算乘积c
uint256 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0
if (c / a != b) return (false, 0);
// 返回true和乘积c
return (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0
if (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0
if (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);
// overflow
vm.expectRevert();
msm.add(type(uint).max, 1);
}
function test_Mul() external {
assertEq(msm.mul(3, 2), 6);
// overflow
vm.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gas
require(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gas
require(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gas
require(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);
// overflow
vm.expectRevert();
msm.sub(1, 2);
// with error message
assertEq(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);
// overflow
vm.expectRevert();
msm.div(1, 0);
// with error message
assertEq(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);
// overflow
vm.expectRevert();
msm.mod(1, 0);
// with error message
assertEq(msm.mod(7, 2, "error message"), 1);
vm.expectRevert("error message");
msm.mod(1, 0, "error message");
}
}
ps:
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公众号名称：后现代泼痞浪漫主义奠基人
