Guía de prácticas de optimización de Gas para contratos inteligentes de Ethereum
El costo de Gas en la red principal de Ethereum siempre ha sido un problema complicado, especialmente evidente durante la congestión de la red. Durante los picos, los usuarios a menudo deben pagar altas tarifas de transacción. Por lo tanto, es crucial optimizar los costos de Gas durante la fase de desarrollo de contratos inteligentes. Optimizar el consumo de Gas no solo puede reducir eficazmente los costos de transacción, sino que también puede mejorar la eficiencia de las transacciones, brindando a los usuarios una experiencia de uso de blockchain más económica y eficiente.
Este artículo describirá el mecanismo de tarifas de Gas del Máquina Virtual de Ethereum (EVM), los conceptos clave relacionados con la optimización de tarifas de Gas, así como las mejores prácticas para la optimización de tarifas de Gas al desarrollar contratos inteligentes. Esperamos que este contenido pueda inspirar y ayudar a los desarrolladores, al mismo tiempo que ayuda a los usuarios comunes a comprender mejor el funcionamiento de las tarifas de Gas del EVM, enfrentando juntos los desafíos en el ecosistema blockchain.
Introducción al mecanismo de tarifas de Gas de EVM
En redes compatibles con EVM, "Gas" es la unidad que se utiliza para medir la capacidad de cálculo necesaria para ejecutar operaciones específicas.
En la estructura del EVM, el consumo de Gas se divide en tres partes: ejecución de operaciones, llamadas a mensajes externos y lectura y escritura de memoria y almacenamiento.
Debido a que la ejecución de cada transacción requiere recursos de cálculo, se cobrará una cierta tarifa para prevenir bucles infinitos y ataques de Denegación de Servicio (DoS). La tarifa necesaria para completar una transacción se denomina "tarifa de Gas".
Desde la bifurcación dura de Londres EIP-1559( ), la tarifa de Gas se calcula mediante la siguiente fórmula:
Gas fee = unidades de gas utilizadas * (tarifa base + tarifa de prioridad)
La tarifa base será destruida, mientras que la tarifa de prioridad se utilizará como incentivo para alentar a los validadores a agregar transacciones a la cadena de bloques. Al establecer una tarifa de prioridad más alta al enviar una transacción, se puede aumentar la probabilidad de que la transacción sea incluida en el siguiente bloque. Esto es similar a una "propina" que el usuario paga a los validadores.
Entender la optimización de Gas en EVM
Al compilar contratos inteligentes con Solidity, el contrato se convierte en una serie de "códigos de operación", es decir, opcodes.
Cualquier segmento de código de operación (, como la creación de contratos, la realización de llamadas a mensajes, el acceso al almacenamiento de cuentas y la ejecución de operaciones en la máquina virtual ), tiene un costo de consumo de Gas reconocido, y estos costos se registran en el libro amarillo de Ethereum.
Después de múltiples modificaciones de EIP, el costo de Gas de algunos códigos de operación ha sido ajustado, lo que puede diferir del libro amarillo.
Conceptos básicos de la optimización de Gas
La idea central de la optimización de Gas es seleccionar en la blockchain EVM operaciones con alta eficiencia de costos, evitando operaciones con costos de Gas elevados.
En EVM, las siguientes operaciones tienen un costo bajo:
Leer y escribir variables de memoria
Leer constantes y variables inmutables
Leer y escribir variables locales
Leer la variable calldata, como arreglos y estructuras de calldata
Llamada a funciones internas
Las operaciones de alto costo incluyen:
Leer y escribir variables de estado almacenadas en el almacenamiento del contrato
Llamada a funciones externas
Operación de bucle
Mejores prácticas para la optimización de los costos de Gas de EVM
Basado en los conceptos básicos mencionados, hemos preparado una lista de mejores prácticas para la optimización de tarifas de Gas para la comunidad de desarrolladores. Al seguir estas prácticas, los desarrolladores pueden reducir el consumo de tarifas de Gas de los contratos inteligentes, disminuir los costos de transacción y crear aplicaciones más eficientes y amigables para el usuario.
1. Intenta reducir al mínimo el uso de almacenamiento
En Solidity, el almacenamiento( es un recurso limitado, cuyo consumo de Gas es mucho mayor que el de la memoria). Cada vez que un contrato inteligente lee o escribe datos desde el almacenamiento, se generan altos costos de Gas.
Según la definición del libro blanco de Ethereum, el costo de las operaciones de almacenamiento es más de 100 veces mayor que el de las operaciones en memoria. Por ejemplo, las instrucciones OPcodesmload y mstore solo consumen 3 unidades de Gas, mientras que las operaciones de almacenamiento como sload y sstore, incluso en las condiciones más ideales, requieren al menos 100 unidades.
Los métodos para limitar el uso de almacenamiento incluyen:
Almacenar datos no permanentes en la memoria
Reducir el número de modificaciones de almacenamiento: guardando los resultados intermedios en la memoria y asignando los resultados a las variables de almacenamiento solo después de que se completen todos los cálculos.
( 2. Empaquetado de variables
El número de Storage slot) utilizados en los contratos inteligentes y la forma en que los desarrolladores representan los datos afectarán en gran medida el consumo de Gas.
El compilador de Solidity empaquetará las variables de almacenamiento continuas durante el proceso de compilación, utilizando un slot de almacenamiento de 32 bytes como unidad básica para el almacenamiento de variables. El empaquetado de variables se refiere a organizar las variables de manera que múltiples variables puedan caber en un solo slot de almacenamiento.
A través de este ajuste de detalle, los desarrolladores pueden ahorrar 20,000 unidades de Gas### almacenar una ranura de almacenamiento no utilizada requiere consumir 20,000 Gas(, pero ahora solo se necesitan dos ranuras de almacenamiento.
Dado que cada ranura de almacenamiento consume Gas, el empaquetado de variables optimiza el uso de Gas al reducir la cantidad de ranuras de almacenamiento necesarias.
![Prácticas óptimas de Gas para contratos inteligentes de Ethereum])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-995905cb414526d4d991899d0c2e6443.webp(
) 3. Optimización de tipos de datos
Una variable puede representarse con varios tipos de datos, pero el costo de operación correspondiente a diferentes tipos de datos también varía. Elegir el tipo de dato adecuado ayuda a optimizar el uso de Gas.
Por ejemplo, en Solidity, los enteros se pueden dividir en diferentes tamaños: uint8, uint16, uint32, etc. Dado que la EVM ejecuta operaciones en unidades de 256 bits, usar uint8 significa que la EVM debe convertirlo primero a uint256, y esta conversión consumirá Gas adicional.
Por separado, usar uint256 aquí es más barato que uint8. Sin embargo, si se utiliza la optimización de empaquetado de variables que sugerimos anteriormente, es diferente. Si los desarrolladores pueden empaquetar cuatro variables uint8 en un solo slot de almacenamiento, entonces el costo total de iterarlas será menor que el de cuatro variables uint256. De esta manera, los contratos inteligentes pueden leer y escribir en un slot de almacenamiento una vez, y colocar las cuatro variables uint8 en la memoria/almacenamiento en una sola operación.
4. Usar variables de tamaño fijo en lugar de variables dinámicas
Si los datos se pueden controlar dentro de 32 bytes, se recomienda usar el tipo de datos bytes32 en lugar de bytes o strings. En general, las variables de tamaño fijo consumen menos Gas que las variables de tamaño variable. Si se puede limitar la longitud de los bytes, intente elegir la longitud mínima desde bytes1 hasta bytes32.
( 5. Mapeos y arreglos
Las listas de datos de Solidity se pueden representar con dos tipos de datos: Arrays) y Mappings###, pero su sintaxis y estructura son completamente diferentes.
En la mayoría de los casos, los mapas son más eficientes y tienen un costo menor, pero los arreglos son iterables y admiten el empaquetado de tipos de datos. Por lo tanto, se recomienda priorizar el uso de mapas al gestionar listas de datos, a menos que se necesite iterar o se pueda optimizar el consumo de Gas mediante el empaquetado de tipos de datos.
![Gas optimización de contratos inteligentes de Ethereum: diez mejores prácticas]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-5f3d7e103e47c886f50599cffe35c707.webp(
) 6. Usar calldata en lugar de memory
Las variables declaradas en los parámetros de la función se pueden almacenar en calldata o en memory. La principal diferencia entre ambos es que memory puede ser modificada por la función, mientras que calldata es inmutable.
Recuerda este principio: si los parámetros de la función son de solo lectura, se debe priorizar el uso de calldata en lugar de memory. Esto puede evitar operaciones de copia innecesarias de calldata de la función a memory.
( 7. Intenta usar las palabras clave Constant/Immutable siempre que sea posible
Las variables Constant/Immutable no se almacenan en el almacenamiento del contrato. Estas variables se calculan en el momento de la compilación y se almacenan en el bytecode del contrato. Por lo tanto, su costo de acceso es mucho menor en comparación con el almacenamiento, y se recomienda usar las palabras clave Constant o Immutable siempre que sea posible.
![Gas optimización de los diez mejores prácticas de contratos inteligentes de Ethereum])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-9c566626ab499ef65d6f5089a2876ad3.webp(
) 8. Utilizar Unchecked asegurando que no ocurran desbordamientos/subdesbordamientos.
Cuando los desarrolladores pueden asegurarse de que las operaciones aritméticas no resultarán en desbordamientos o subdesbordamientos, pueden utilizar la palabra clave unchecked introducida en Solidity v0.8.0 para evitar comprobaciones innecesarias de desbordamiento o subdesbordamiento, ahorrando así costos de Gas.
Además, las versiones 0.8.0 y superiores del compilador ya no necesitan utilizar la biblioteca SafeMath, ya que el compilador en sí mismo ha incorporado funciones de protección contra desbordamientos y subdesbordamientos.
9. optimizador
El código del modificador se inserta en la función modificada, y cada vez que se utiliza el modificador, su código se copia. Esto aumentará el tamaño del bytecode y aumentará el consumo de Gas.
Al reconstruir la lógica como una función interna _checkOwner###(, se permite reutilizar esta función interna en los modificadores, lo que puede reducir el tamaño del bytecode y disminuir el costo de Gas.
![Gas optimización de los diez mejores prácticas de contratos inteligentes de Ethereum])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-c0701f9e09280a1667495d54e262dd2f.webp###
10. Optimización de cortocircuito
Para los operadores || y &&, la evaluación lógica ocurre con cortocircuito, es decir, si la primera condición ya puede determinar el resultado de la expresión lógica, no se evaluará la segunda condición.
Para optimizar el consumo de Gas, se deben colocar las condiciones de bajo costo de cálculo al principio, ya que esto puede permitir saltar cálculos costosos.
Sugerencias generales adicionales
( 1. Eliminar código innecesario
Si hay funciones o variables no utilizadas en el contrato, se recomienda eliminarlas. Este es el método más directo para reducir los costos de implementación del contrato y mantener el tamaño del contrato pequeño.
A continuación se presentan algunos consejos útiles:
Utilizar el algoritmo más eficiente para realizar cálculos. Si los resultados de ciertos cálculos se utilizan directamente en el contrato, entonces se deben eliminar estos procesos de cálculo redundantes. En esencia, cualquier cálculo no utilizado debe ser eliminado.
En Ethereum, los desarrolladores pueden obtener recompensas en Gas al liberar espacio de almacenamiento. Si ya no se necesita una variable, se debe usar la palabra clave delete para eliminarla o establecerla en su valor predeterminado.
Optimización de bucles: evitar operaciones de bucle de alto costo, combinar bucles siempre que sea posible y mover los cálculos repetidos fuera del cuerpo del bucle.
) 2. Usar contratos inteligentes precompilados
Los contratos precompilados ofrecen funciones de biblioteca complejas, como operaciones de cifrado y hash. Dado que el código no se ejecuta en la EVM, sino que se ejecuta localmente en los nodos del cliente, se requiere menos Gas. Usar contratos precompilados puede ahorrar Gas al reducir la carga computacional necesaria para ejecutar contratos inteligentes.
Los ejemplos de contratos precompilados incluyen el algoritmo de firma digital de curva elíptica ###ECDSA( y el algoritmo de hash SHA2-256. Al utilizar estos contratos precompilados en contratos inteligentes, los desarrolladores pueden reducir los costos de Gas y mejorar la eficiencia de ejecución de las aplicaciones.
![Mejores prácticas para la optimización de Gas en contratos inteligentes de Ethereum])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-839b91e2f02389949aa698d460a497d8.webp###
3. Uso de código de ensamblado en línea
la asamblea en línea ( permite a los desarrolladores escribir código de bajo nivel pero eficiente que puede ser ejecutado directamente por la EVM, sin necesidad de usar
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GateUser-00be86fc
· hace3h
gas está demasiado caro para hacer contratos inteligentes
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PermabullPete
· hace3h
El gas está tan caro que nadie se atreve a tocarlo.
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BearMarketMonk
· hace3h
Todas las optimizaciones, al final, no son más que para ahorrar el dinero de una comida...
Ver originalesResponder0
RunWithRugs
· hace3h
En horas pico, el gas puede comprar una comida, tsk tsk.
Guía práctica de optimización de Gas para contratos inteligentes de Ethereum: Soltar costos y mejorar la eficiencia
Guía de prácticas de optimización de Gas para contratos inteligentes de Ethereum
El costo de Gas en la red principal de Ethereum siempre ha sido un problema complicado, especialmente evidente durante la congestión de la red. Durante los picos, los usuarios a menudo deben pagar altas tarifas de transacción. Por lo tanto, es crucial optimizar los costos de Gas durante la fase de desarrollo de contratos inteligentes. Optimizar el consumo de Gas no solo puede reducir eficazmente los costos de transacción, sino que también puede mejorar la eficiencia de las transacciones, brindando a los usuarios una experiencia de uso de blockchain más económica y eficiente.
Este artículo describirá el mecanismo de tarifas de Gas del Máquina Virtual de Ethereum (EVM), los conceptos clave relacionados con la optimización de tarifas de Gas, así como las mejores prácticas para la optimización de tarifas de Gas al desarrollar contratos inteligentes. Esperamos que este contenido pueda inspirar y ayudar a los desarrolladores, al mismo tiempo que ayuda a los usuarios comunes a comprender mejor el funcionamiento de las tarifas de Gas del EVM, enfrentando juntos los desafíos en el ecosistema blockchain.
Introducción al mecanismo de tarifas de Gas de EVM
En redes compatibles con EVM, "Gas" es la unidad que se utiliza para medir la capacidad de cálculo necesaria para ejecutar operaciones específicas.
En la estructura del EVM, el consumo de Gas se divide en tres partes: ejecución de operaciones, llamadas a mensajes externos y lectura y escritura de memoria y almacenamiento.
Debido a que la ejecución de cada transacción requiere recursos de cálculo, se cobrará una cierta tarifa para prevenir bucles infinitos y ataques de Denegación de Servicio (DoS). La tarifa necesaria para completar una transacción se denomina "tarifa de Gas".
Desde la bifurcación dura de Londres EIP-1559( ), la tarifa de Gas se calcula mediante la siguiente fórmula:
Gas fee = unidades de gas utilizadas * (tarifa base + tarifa de prioridad)
La tarifa base será destruida, mientras que la tarifa de prioridad se utilizará como incentivo para alentar a los validadores a agregar transacciones a la cadena de bloques. Al establecer una tarifa de prioridad más alta al enviar una transacción, se puede aumentar la probabilidad de que la transacción sea incluida en el siguiente bloque. Esto es similar a una "propina" que el usuario paga a los validadores.
Entender la optimización de Gas en EVM
Al compilar contratos inteligentes con Solidity, el contrato se convierte en una serie de "códigos de operación", es decir, opcodes.
Cualquier segmento de código de operación (, como la creación de contratos, la realización de llamadas a mensajes, el acceso al almacenamiento de cuentas y la ejecución de operaciones en la máquina virtual ), tiene un costo de consumo de Gas reconocido, y estos costos se registran en el libro amarillo de Ethereum.
Después de múltiples modificaciones de EIP, el costo de Gas de algunos códigos de operación ha sido ajustado, lo que puede diferir del libro amarillo.
Conceptos básicos de la optimización de Gas
La idea central de la optimización de Gas es seleccionar en la blockchain EVM operaciones con alta eficiencia de costos, evitando operaciones con costos de Gas elevados.
En EVM, las siguientes operaciones tienen un costo bajo:
Las operaciones de alto costo incluyen:
Mejores prácticas para la optimización de los costos de Gas de EVM
Basado en los conceptos básicos mencionados, hemos preparado una lista de mejores prácticas para la optimización de tarifas de Gas para la comunidad de desarrolladores. Al seguir estas prácticas, los desarrolladores pueden reducir el consumo de tarifas de Gas de los contratos inteligentes, disminuir los costos de transacción y crear aplicaciones más eficientes y amigables para el usuario.
1. Intenta reducir al mínimo el uso de almacenamiento
En Solidity, el almacenamiento( es un recurso limitado, cuyo consumo de Gas es mucho mayor que el de la memoria). Cada vez que un contrato inteligente lee o escribe datos desde el almacenamiento, se generan altos costos de Gas.
Según la definición del libro blanco de Ethereum, el costo de las operaciones de almacenamiento es más de 100 veces mayor que el de las operaciones en memoria. Por ejemplo, las instrucciones OPcodesmload y mstore solo consumen 3 unidades de Gas, mientras que las operaciones de almacenamiento como sload y sstore, incluso en las condiciones más ideales, requieren al menos 100 unidades.
Los métodos para limitar el uso de almacenamiento incluyen:
( 2. Empaquetado de variables
El número de Storage slot) utilizados en los contratos inteligentes y la forma en que los desarrolladores representan los datos afectarán en gran medida el consumo de Gas.
El compilador de Solidity empaquetará las variables de almacenamiento continuas durante el proceso de compilación, utilizando un slot de almacenamiento de 32 bytes como unidad básica para el almacenamiento de variables. El empaquetado de variables se refiere a organizar las variables de manera que múltiples variables puedan caber en un solo slot de almacenamiento.
A través de este ajuste de detalle, los desarrolladores pueden ahorrar 20,000 unidades de Gas### almacenar una ranura de almacenamiento no utilizada requiere consumir 20,000 Gas(, pero ahora solo se necesitan dos ranuras de almacenamiento.
Dado que cada ranura de almacenamiento consume Gas, el empaquetado de variables optimiza el uso de Gas al reducir la cantidad de ranuras de almacenamiento necesarias.
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) 3. Optimización de tipos de datos
Una variable puede representarse con varios tipos de datos, pero el costo de operación correspondiente a diferentes tipos de datos también varía. Elegir el tipo de dato adecuado ayuda a optimizar el uso de Gas.
Por ejemplo, en Solidity, los enteros se pueden dividir en diferentes tamaños: uint8, uint16, uint32, etc. Dado que la EVM ejecuta operaciones en unidades de 256 bits, usar uint8 significa que la EVM debe convertirlo primero a uint256, y esta conversión consumirá Gas adicional.
Por separado, usar uint256 aquí es más barato que uint8. Sin embargo, si se utiliza la optimización de empaquetado de variables que sugerimos anteriormente, es diferente. Si los desarrolladores pueden empaquetar cuatro variables uint8 en un solo slot de almacenamiento, entonces el costo total de iterarlas será menor que el de cuatro variables uint256. De esta manera, los contratos inteligentes pueden leer y escribir en un slot de almacenamiento una vez, y colocar las cuatro variables uint8 en la memoria/almacenamiento en una sola operación.
4. Usar variables de tamaño fijo en lugar de variables dinámicas
Si los datos se pueden controlar dentro de 32 bytes, se recomienda usar el tipo de datos bytes32 en lugar de bytes o strings. En general, las variables de tamaño fijo consumen menos Gas que las variables de tamaño variable. Si se puede limitar la longitud de los bytes, intente elegir la longitud mínima desde bytes1 hasta bytes32.
( 5. Mapeos y arreglos
Las listas de datos de Solidity se pueden representar con dos tipos de datos: Arrays) y Mappings###, pero su sintaxis y estructura son completamente diferentes.
En la mayoría de los casos, los mapas son más eficientes y tienen un costo menor, pero los arreglos son iterables y admiten el empaquetado de tipos de datos. Por lo tanto, se recomienda priorizar el uso de mapas al gestionar listas de datos, a menos que se necesite iterar o se pueda optimizar el consumo de Gas mediante el empaquetado de tipos de datos.
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) 6. Usar calldata en lugar de memory
Las variables declaradas en los parámetros de la función se pueden almacenar en calldata o en memory. La principal diferencia entre ambos es que memory puede ser modificada por la función, mientras que calldata es inmutable.
Recuerda este principio: si los parámetros de la función son de solo lectura, se debe priorizar el uso de calldata en lugar de memory. Esto puede evitar operaciones de copia innecesarias de calldata de la función a memory.
( 7. Intenta usar las palabras clave Constant/Immutable siempre que sea posible
Las variables Constant/Immutable no se almacenan en el almacenamiento del contrato. Estas variables se calculan en el momento de la compilación y se almacenan en el bytecode del contrato. Por lo tanto, su costo de acceso es mucho menor en comparación con el almacenamiento, y se recomienda usar las palabras clave Constant o Immutable siempre que sea posible.
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) 8. Utilizar Unchecked asegurando que no ocurran desbordamientos/subdesbordamientos.
Cuando los desarrolladores pueden asegurarse de que las operaciones aritméticas no resultarán en desbordamientos o subdesbordamientos, pueden utilizar la palabra clave unchecked introducida en Solidity v0.8.0 para evitar comprobaciones innecesarias de desbordamiento o subdesbordamiento, ahorrando así costos de Gas.
Además, las versiones 0.8.0 y superiores del compilador ya no necesitan utilizar la biblioteca SafeMath, ya que el compilador en sí mismo ha incorporado funciones de protección contra desbordamientos y subdesbordamientos.
9. optimizador
El código del modificador se inserta en la función modificada, y cada vez que se utiliza el modificador, su código se copia. Esto aumentará el tamaño del bytecode y aumentará el consumo de Gas.
Al reconstruir la lógica como una función interna _checkOwner###(, se permite reutilizar esta función interna en los modificadores, lo que puede reducir el tamaño del bytecode y disminuir el costo de Gas.
![Gas optimización de los diez mejores prácticas de contratos inteligentes de Ethereum])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-c0701f9e09280a1667495d54e262dd2f.webp###
10. Optimización de cortocircuito
Para los operadores || y &&, la evaluación lógica ocurre con cortocircuito, es decir, si la primera condición ya puede determinar el resultado de la expresión lógica, no se evaluará la segunda condición.
Para optimizar el consumo de Gas, se deben colocar las condiciones de bajo costo de cálculo al principio, ya que esto puede permitir saltar cálculos costosos.
Sugerencias generales adicionales
( 1. Eliminar código innecesario
Si hay funciones o variables no utilizadas en el contrato, se recomienda eliminarlas. Este es el método más directo para reducir los costos de implementación del contrato y mantener el tamaño del contrato pequeño.
A continuación se presentan algunos consejos útiles:
Utilizar el algoritmo más eficiente para realizar cálculos. Si los resultados de ciertos cálculos se utilizan directamente en el contrato, entonces se deben eliminar estos procesos de cálculo redundantes. En esencia, cualquier cálculo no utilizado debe ser eliminado.
En Ethereum, los desarrolladores pueden obtener recompensas en Gas al liberar espacio de almacenamiento. Si ya no se necesita una variable, se debe usar la palabra clave delete para eliminarla o establecerla en su valor predeterminado.
Optimización de bucles: evitar operaciones de bucle de alto costo, combinar bucles siempre que sea posible y mover los cálculos repetidos fuera del cuerpo del bucle.
) 2. Usar contratos inteligentes precompilados
Los contratos precompilados ofrecen funciones de biblioteca complejas, como operaciones de cifrado y hash. Dado que el código no se ejecuta en la EVM, sino que se ejecuta localmente en los nodos del cliente, se requiere menos Gas. Usar contratos precompilados puede ahorrar Gas al reducir la carga computacional necesaria para ejecutar contratos inteligentes.
Los ejemplos de contratos precompilados incluyen el algoritmo de firma digital de curva elíptica ###ECDSA( y el algoritmo de hash SHA2-256. Al utilizar estos contratos precompilados en contratos inteligentes, los desarrolladores pueden reducir los costos de Gas y mejorar la eficiencia de ejecución de las aplicaciones.
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3. Uso de código de ensamblado en línea
la asamblea en línea ( permite a los desarrolladores escribir código de bajo nivel pero eficiente que puede ser ejecutado directamente por la EVM, sin necesidad de usar