如何在以太坊上发行数字货币
这篇文章以发行数字货币为例，深入介绍了Solidity语言和以太坊编程。想知道如何在以太坊上发行数字货币吗？让我们一步步揭晓。
一、初探数字货币
在以太坊生态中，Token代表了众多可交易商品，如数字货币、积分、证书、IOU以及游戏虚拟物品等。这些Token在实现上有共性，可以提炼成通用接口，使得以太坊钱包和其他应用能够轻松使用。
二、Token的极简实现
接下来，我们从最简单的合约代码入手。
我们定义一个名为MyToken的合约，其中包含一个关键的mapping数据结构，用于记录账户的余额。这个mapping的键是账户地址，值是对应的余额。
合约还包括一个构造函数，它在合约部署到网络上时只运行一次。这个构造函数为发布合约的人设置初始余额。
还有一个转账函数，用于将Token从一个账户转移到另一个账户。这个函数会检查发送者的余额是否足够，并确保接收者的账户余额不会溢出。
三、解读代码细节
在代码中，有几个关键点需要注意：
1. address：指的是账户地址，以16进制格式表示。
2. uint256：是一种无符号整数类型，其范围从0到2^256-1，足以满足大多数需求。
3. public：表示账户余额是公开的，任何人都可以查询。
4. 构造函数：在合约部署时只运行一次，用于设置初始余额。
事件与转账功能的开发探索
随着加密货币技术的飞速发展，我们决定进一步完善我们的合约设计。让我们聚焦于一个核心的转账事件和相关的功能实现。
一、转账事件与实现
设想我们设计了一个关于转账的事件。在转账的代码实现中，这一事件将被触发以通知监听者交易的发生。如何实现这一功能呢？非常简单。首先在合约中定义Transfer事件：
```plaintext
event Transfer(address indexed from, address indexed to, uint256 value);
```
紧接着，在转账功能的内部实现中嵌入两行代码来触发此事件：
```plaintext
/ 通知任何监听者转账已经发生 /
emit Transfer(msg.sender, _to, _value);
```
通过这种方式，我们的合约便具备了基本的转账功能。当一笔转账发生时，该事件将被自动触发，通知所有监听者交易细节。这为我们后续的功能开发提供了坚实的基础。
二、功能的完善与扩展
随着项目的深入发展，我们需要进一步丰富和完善我们的加密货币功能。让我们来探讨几个方向：
2.1 基础功能的加强
除了基本的转账功能，我们还需要考虑其他基础功能的完善，如approve和sendFrom等功能。以一个常见的场景为例：当我们需要将数字货币卖给交易所时，单纯的转账并不足以满足需求。我们需要增加批准功能，允许交易所从你的账户中扣款。更进一步地，我们可以提供approveAndCall功能，在批准后自动通知交易所进行后续操作。
为了支持这些功能，我们可以将转账功能修改为内部函数，供其他方法调用：
```plaintext
/ 内部转账，只能由本合约调用 /
function _transfer(address _from, address _to, uint _value) internal {
// ...（一系列的条件检查与数值更新操作）
emit Transfer(_from, _to, _value);
}
```
由于转账操作的敏感性，调用此函数需要严格的权限控制，确保只有经过许可的实体才能操作。
2.2 集中管理策略的探索
尽管Dapps默认是非集中式的，但我们仍然可以根据实际需求引入集中管理策略。如果需要控制数字货币的获取和使用，我们可以使用一个账户或合约来实现。例如，通过民主的投票策略或限制数字货币所有者的权力来实现集中管理。为了实现这些场景，我们需要充分利用合约的一个重要属性：inheritance。通过合理的策略设计，我们可以实现更加灵活和安全的加密货币管理方案。
合约的继承与数字货币管理
在区块链世界中，智能合约扮演着重要的角色。通过继承属性，合约能够继承父合约的所有特性，而无需重新定义。让我们以一个简单的数字货币合约为例，深入探讨其背后的逻辑和特性。
创建数字货币合约的基础
我们创建一个名为“owned”的基础合约，该合约声明了一个公共地址变量“owner”，用于标识合约的所有者。该合约还定义了一个构造函数，用于设置合约的初始所有者。它还提供了一个名为“onlyOwner”的修饰符，用于限制只有合约所有者才能执行某些操作。
接着，我们创建一个名为“MyToken”的合约，它继承了“owned”合约。这意味着“MyToken”合约可以访问父合约中的所有属性和方法，包括“owner”和“onlyOwner”修饰符。在“MyToken”合约中，我们可以定义一个方法来转移所有权，允许合约所有者更改所有者地址。
2.3 印钞造币
在现实世界，货币的总量往往随着经济发展而增加。央行会根据经济情况调控货币供应。在数字货币领域，我们也希望能够实现类似的功能。为此，我们需要在合约中设置一个存储总供应量的字段“totalSupply”，并在构造函数中进行初始化。
接下来，我们添加一个名为“mintToken”的方法，用于造币。该方法允许合约所有者向指定地址增发指定数量的数字货币。在造币过程中，我们需要更新目标地址的余额和总供应量，并触发相应的事件通知。这个方法的实现覆盖了父类中的“onlyOwner”修饰符。
2.4 冻结资产
在实践中，我们有时需要冻结或解冻数字资产的账户。为此，我们可以在合约中添加相应的方法来实现这一功能。这些方法可以允许合约所有者对指定地址的数字货币进行冻结或解冻操作。通过这种方式，我们可以对数字货币进行更精细的管理和管控。
通过智能合约的继承和修饰符的使用，我们可以轻松地管理数字货币的发行、所有权转移、造币和资产冻结等操作。这些功能为数字货币的灵活性和安全性提供了强大的支持，使得数字货币在实际应用中更加便捷和可靠。在这个实现中，账户的状态默认为未冻结，但可以通过freezeAccount指令进行冻结或解冻操作。为了确保账户安全，我们需要在转账前验证账户是否处于可转账状态。在此基础上，我们进一步考虑另一种场景，即默认所有账户都处于冻结状态，只有白名单中的账户才可以进行转账操作。为此，我们只需将frozenAccount方法替换为approvedAccount，并在转账前进行账户验证。
接下来，为了让我们的新币种更具价值，我们可以将其与以太币挂钩，实现自动买卖功能。我们需要设定买卖的牌价，并允许管理员通过setPrices函数来调整这些价格。对于币值波动较小的货币，这种做法是可接受的，因为每次调整币值都需要消耗一定的以太币。
以下是具体的实现方式：
账户状态管理：
我们设定一个映射表（mapping），以地址作为键，布尔值作为值，表示账户是否被冻结。我们定义一个事件FrozenFunds，用于在账户状态发生变化时发出通知。
```css
mapping (address => bool) public frozenAccount;
event FrozenFunds(address target, bool frozen);
```
提供一个函数freezeAccount，只有拥有者才能调用。该函数接收一个地址参数和目标账户的冻结状态，更新映射表中对应账户的状态，并发出FrozenFunds事件。
```scss
function freezeAccount(address target, bool freeze) onlyOwner {
frozenAccount[target] = freeze;
emit FrozenFunds(target, freeze);
}
```
在转账方法transfer中，我们加入了对账户状态的验证。如果账户被冻结，则无法执行转账操作。对于默认所有账户都处于冻结状态的情况，我们只需将验证逻辑改为检查账户是否在approvedAccount白名单中。
货币买卖功能：
为了给我们的新币种定价并实现自动买卖功能，我们设定了买卖的牌价，并允许管理员通过setPrices函数调整价格。这样，我们的货币就可以根据市场情况自动进行买卖操作。
```scss
uint256 public sellPrice;
uint256 public buyPrice;
function setPrices(uint256 newSellPrice, uint256 newBuyPrice) onlyOwner {
sellPrice = newSellPrice;
buyPrice = newBuyPrice;
}
```
在数字世界的货币交易中，有一个核心问题需要解决：如何设定货币的买卖价值？如果你正在考虑实现这一功能，那么研究standard data feeds可能是一个不错的起点。想象一下这样一个场景，你可以通过简单的函数实现货币的买卖。
让我们深入了解一下这个“buy”功能。当你调用这个函数并支付相应的费用时，它计算了你能购买的货币数量并转移给你。这个过程看起来是这样的：
```javascript
function buy() payable returns (uint amount){
amount = msg.value / buyPrice; //精准计算你能购买的货币数量
_transfer(this, msg.sender, amount); //将货币转移给你
return amount; //交易完成，返回购买数量
}
```
接下来是“sell”功能。这个功能首先会检查你的账户是否有足够的货币来出售，然后将出售的货币添加到合约的账户中，并触发一个事件来反映这一变化。这是一个简单的中心化数字货币交易中心的运作方式。真正的市场应该是充满活力和多样化的，任何人都可以为货币出不同的价格。
在以太坊的体系中，每一次交易或合约都需要支付一定的费用，即Gas。目前，这个费用只能通过以太币来支付，这对数字货币用户来说并不友好。想象一下，如果我们在交易时能够直接使用数字货币支付Gas费用，那将大大提高用户体验。为了实现这一点，我们需要自动监测账户余额，并在余额不足时禁止交易。
为此，我们需要设置一个阈值变量，并为其提供一个修改方法。这个变量初始值设定为5 finney（相当于0.005 Ether），大约等于一笔交易所需的Gas费用。我们可以这样定义它：
```javascript
uint public minBalanceForAccounts; //定义阈值变量
function setMinBalance(uint minimumBalanceInFinney onlyOwner) { //设定阈值的方法
minBalanceForAccounts = minimumBalanceInFinney 1 finney;
}
```
之后，我们还需要修改转账方法，以确保在卖币前为售币用户充值到设定的最低余额。这样，我们的市场就能更加安全、流畅地运行，为数字货币用户提供更好的交易体验。
转账功能
发送
设想一个转账功能，允许用户向指定地址转账一定数额的币值。这个功能是这样的：
```css
function transfer(address _to, uint256 _value) {
//...
// 检查发送者的余额是否小于账户的最小余额要求
if(msg.sender.balance < minBalanceForAccounts) {
// 如果余额不足，则触发售卖操作，补充差额
sell((minBalanceForAccounts - msg.sender.balance) / sellPrice);
}
}
```
或者，为了确保接收方不会因为余额不足而导致交易失败，我们可以直接将费用支付给发送者。另一种方式是检查接收方的余额，并在必要时进行补足：
```css
function transfer(address _to, uint256 _value) {
//...
// 检查接收方的余额是否小于账户的最小余额要求
if(_to.balance < minBalanceForAccounts) {
// 如果接收方余额不足，则从发送方扣除差额并支付给接收方
_to.send(sell((minBalanceForAccounts - _to.balance) / sellPrice));
}
}
```
这样的设计确保了交易不会因为账户余额不足而失败。
2.7 工作量证明（Proof of Work）
在工作量证明体系（POW）中，有一种简单的方法是与以太币一起实现“合并挖矿”，即矿工在挖掘区块时不仅可以获得以太币奖励，还可以获得新数字货币的奖励。要了解如何为某个入链区块的矿工账户获取奖励，可以参考关键词“coinbase”。例如：
```css
function giveBlockReward() {
balanceOf[block.coinbase] += 1; // 给矿工账户增加奖励
}
```
还可以设置一些数据难题，解决者可以获得数字货币奖励。例如，下一个例子中的挑战是计算一个数据的立方根。成功计算后，获取奖励并设置下一个挑战数据。但需要注意的是，虽然对人类来说计算立方根可能较难，但对计算机来说却很容易。为了确保公平性，最好选择对计算机来说有一定计算难度但结果容易验证的公式。比特币和以太坊使用的计算哈希值的方式就是一个很好的例子。计算公式可以是这样的：
```css
uint public currentChallenge = 1; // 需要解决的数据难题
function rewardMathGeniuses(uint answerToCurrentReward, uint nextChallenge) {
require(answerToCurrentReward 3 == currentChallenge); // 验证答案是否正确
balanceOf[msg.sender] += 1; // 给解决者发放奖励
currentChallenge = nextChallenge; // 设置下一个挑战
}
如果我们想在新的币种中引入哈希计算作为数据难题的解决方式，可以借鉴以下的智能合约代码。
我们需要设定一些初始参数。这个币种一开始就会有一个挑战，以哈希计算的形式呈现，同时还有两个公共变量用于记录上一次奖励的时间和难度。
代码如下：
```solidity
// 初始挑战
bytes32 public currentChallenge;
// 记录上一次奖励的时间
uint public timeOfLastProof = now; // 在构造函数中初始化
// 难度初始化为一个相对较低的值
uint public difficulty = 1032;
function proofOfWork(uint nonce){
// 基于输入生成一个随机的哈希值
bytes8 n = bytes8(sha3(nonce, currentChallenge));
// 检查这个哈希值是否低于难度值
require(n >= bytes8(difficulty));
// 计算自上次奖励给出以来的时间
uint timeSinceLastProof = (now - timeOfLastProof);
// 奖励不能过于频繁地给出
require(timeSinceLastProof >= 5 seconds);
// 赢家获得的奖励随时间增长
balanceOf[msg.sender] += timeSinceLastProof / 60 seconds;
// 调整难度
difficulty = difficulty (10 minutes / timeSinceLastProof + 1);
// 重置计数器
timeOfLastProof = now;
// 保存一个哈希值，将用作下一次证明
currentChallenge = sha3(nonce, currentChallenge, block.blockhash(block.number - 1));
}
```
2.8 改进发行机制
最终版本的代码呈现如下：
采用Solidity编程语言，代码起始于"pragma solidity ^0.4.16;"，标志着智能合约的编写环境。紧接着定义了一个名为“owned”的合约，该合约拥有一种特殊的所有权机制。当合约被创建时，定义了一个公共地址“owner”，并且只有这个地址的所有者才能执行一些关键操作，如转让所有权。这样的设计极大地增强了智能合约的安全性。
在“owned”合约之后，是一个名为“TokenERC20”的合约，它遵循ERC20标准，用于创建和管理虚币。这个合约中定义了一些关键的公共变量，如数字货币的名称、符号、总供应量、账户余额映射以及账户间的授权金额映射等。这些变量为虚币的发行和管理提供了基础。
该合约还定义了一些重要的区块链事件，如转账事件、批准转账申请事件以及发行更多货币的事件等。这些事件对于追踪和审计区块链上的活动至关重要。
接下来是合约的构造函数部分，它是执行初始化操作的关键部分。通过构造函数，我们可以完成虚币的初始发行和设置等基础操作。这个部分的代码是智能合约的核心，它确保了虚币的发行和交易能够按照预设的规则进行。
```javascript
/ 初始化合约，并为合约的创建者赠送特定数量的数字货币 /
contract TokenERC20 {
// 初始化参数：初始供应量、代币名称和代币符号
uint256 public initialSupply;
string public tokenName;
string public tokenSymbol;
// 构造函数，用于初始化合约并给创建者赠送代币
constructor(uint256 _initialSupply, string memory _tokenName, string memory _tokenSymbol) public {
initialSupply = _initialSupply; // 设置初始供应量
totalSupply = initialSupply 10 uint256(decimals); // 更新总供应量以包含小数位数
balanceOf[msg.sender] = totalSupply; // 将所有初始代币授予创建者
tokenName = _tokenName; // 设置代币的显示名称
tokenSymbol = _tokenSymbol; // 设置代币的显示符号
}
/ 内部转账函数，仅可由本合约调用 /
function _transfer(address _from, address _to, uint _value) internal {
// 避免转账到无效地址（空地址）
require(_to != address(0));
// 检查转出账户的余额是否足够
require(balanceOf[_from] >= _value);
// 检查转入账户是否会溢出（无法接受更多代币）
require(balanceOf[_to] + _value > balanceOf[_to]);
// 记录转账前的账户余额总和，确保与转账后一致
uint previousBalances = balanceOf[_from] + balanceOf[_to];
// 从转出账户扣款
balanceOf[_from] -= _value;
// 向转入账户收款
balanceOf[_to] += _value;
// 触发转账事件通知所有监听者关于此次转账的信息
emit Transfer(_from, _to, _value);
// 确保转账前后两个账户总额一致性的断言检查（如果发生异常则触发断言失败）
assert(balanceOf[_from] + balanceOf[_to] == previousBalances);
}
/ 公开转账函数，允许任何账户向指定账户转账指定金额 /
function transfer(address _to, uint256 _value) public returns (bool success) {
```javascript
// 扣减授权金额并执行转账
function executeTransfer(_from, _to, _value) {
allowance[msg.sender][_from] -= _value; // 扣减授权金额
_transfer(_from, _to, _value); // 执行转账
return true;
}
/
授权特定账户从出款人账户扣款
@param _spender 允许扣款的账户
@param _value 允许扣除的最高金额
/
function approve(address _spender, uint256 _value) public returns (bool success) {
allowance[msg.sender][_spender] = _value; // 设置授权金额
emit Approval(msg.sender, _spender, _value); // 触发批准事件
return true; // 返回成功标识
}
/
批准并执行从收款账户发起的扣款转账申请，允许收款账户接收超过预定金额的币值并通知对方
@param _spender 收款账户
@param _value 授权收款账户能够接收的最大币值
@param _extraData 发送给合约批准方的额外信息
/
function approveAndCall(address _spender, uint256 _value, bytes _extraData) public returns (bool success) {
tokenRecipient spender = tokenRecipient(_spender); // 获取收款账户的token接收者实例
if (approve(_spender, _value)) { // 如果授权成功
spender.receiveApproval(msg.sender, _value, this, _extraData); // 执行收款账户的接收批准操作
return true; // 返回成功标识
}
}
/
销毁货币
从当前账户中销毁指定额度的货币，该操作不可逆
@param _value 待销毁的货币额
/
function burn(uint256 _value) public returns (bool success) {
require(balanceOf[msg.sender] >= _value); // 检查账户余额是否足够
balanceOf[msg.sender] -= _value; // 扣减账户余额
totalSupply -= _value; // 更新货币总供应量
emit Burn(msg.sender, _value); // 触发销毁事件
return true; // 返回成功标识
}
/
从特定账户销毁货币
从指定账户中销毁一定额度的货币，该操作不可逆
@param _from 货币持有者的账户
@param _value 待销毁的货币额
/
function burnFrom(address _from, uint256 _value) public returns (bool success) {
require(balanceOf[_from] >= _value); // 检查目标账户余额是否足够
// 以下为扣减目标账户余额、更新总供应量并触发销毁事件的逻辑，与burn函数相似，不再赘述。
// ... (省略具体代码)
return true; // 返回成功标识
}
```
```plaintext
/
顶尖特性的虚拟货币——MyAdvancedToken合约亮相
/
contract MyAdvancedToken，继承了owned和TokenERC20的特性 {
公开的无符号整数变量sellPrice和buyPrice记录买卖价格。
公开映射(address => bool)变量frozenAccount用于追踪冻结的账户。
事件FrozenFunds用于追踪账户冻结状态的变化。
事件Transfer用于追踪虚拟货币转移的情况。
初始化时设置初始供应量、货币名称和符号。只有内部调用权限的_transfer函数用于账户间转账。转账前会进行多重检查，确保转账顺利进行。挖矿津贴功能允许向目标账户发送额外奖励。让我们深入了解下这个合约的关键部分：
函数_transfer的逻辑细节：在转账前进行多项检查来保证安全顺利地进行。不允许向空账户转账或发生溢出等情况，同时会检查转账双方账户是否冻结。一旦满足所有条件，就会执行转账操作并触发相应事件。以下是关键步骤：
1. 检查收款账户地址是否有效（不为零地址）。
2. 确认转出账户的余额是否足够支持此次转账。
3. 避免收款账户余额溢出，确保转账数额合理。
4. 检查转出和收款账户是否处于冻结状态，确保交易不受限制。若条件满足，将从转出账户扣除相应数额的虚拟货币，并将虚拟货币增加至收款账户余额中，同时触发Transfer事件。挖矿津贴功能允许向目标账户发送额外的奖励，进一步激励用户参与挖矿活动。这个合约的设计旨在提供一个安全、高效的虚拟货币交易环境，同时融入更多实用特性来满足用户的需求。通过挖矿津贴等特色功能，为用户带来更多收益和乐趣。总体来说，MyAdvancedToken合约展现了虚拟货币领域的顶尖特性，为未来的区块链应用提供了更多可能性。随着区块链技术的不断发展，我们期待更多创新性的合约和解决方案的出现。这个合约为虚拟货币市场注入了新的活力，让我们共同期待它在未来的表现吧！
令牌铸造功能
mintToken 函数
参数说明：
`target`：目标账户
`mintedAmount`：挖矿津贴
功能描述：
为指定的目标账户增加挖矿津贴。该函数仅由合约所有者调用。调用后，目标账户的余额和总供应量都会增加相应数量，并触发转账事件。
账户冻结/解冻功能
freezeAccount 函数
参数说明：
`target`：待冻结的账户
`freeze`：表示冻结或解冻状态
功能描述：
对指定账户进行冻结或解冻操作。被冻结的账户将无法收发虚币。操作完成后，会触发冻结资金事件。
汇率设置功能
setPrices 函数
参数说明：
`newSellPrice`：新的卖出价
`newBuyPrice`：新的买入价
功能描述：
设置虚币与以太币之间的买卖汇率。只有合约所有者可以调用此功能。设置完成后，新的买卖价格将生效。
虚币购买功能
buy 函数
功能描述：
用户可通过此函数购买虚币。购买时，需支付以太币，购买成功后，用户的虚币数量会增加，所支付的以太币将存入合约地址（非owner账户）。
虚币出售功能
sell 函数
参数说明：
`amount`：卖出的数量
功能描述：
用户可通过此函数出售其持有的虚币。出售前，会检查合约地址的余额是否足够。若足够，则将相应数量的虚币转账给合约所有者，并支付以太币给卖家。注意，以太币的转账必须在最后一步执行，以防递归攻击。
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