在 Avalanche 网络上发起智能合约

Avalanche (AVAX) 是一个快速、低成本且环保的区块链平台，它支持构建和部署去中心化应用 (dApps) 以及智能合约。 由于其独特的架构，Avalanche 提供比许多其他区块链平台更高的吞吐量和更低的延迟。 本文将深入探讨如何在 Avalanche 网络上发起智能合约。

前提条件

在开始之前，请确保你已满足以下条件，这些条件是成功开发和部署 Avalanche 区块链智能合约的基石：

• NodeJS 和 NPM (Node Package Manager): 确保你的开发环境中已安装 NodeJS 和 NPM (Node Package Manager)。 NodeJS 是一个基于 Chrome V8 引擎的 JavaScript 运行时环境，允许你在服务器端运行 JavaScript 代码。NPM 是 NodeJS 的默认包管理器，用于安装、共享和管理项目依赖项。 推荐安装最新 LTS (长期支持) 版本，以确保稳定性和安全性。 可以通过访问 NodeJS 官网 下载并安装。 安装完成后，可在命令行中使用 node -v 和 npm -v 命令验证安装版本。
• Hardhat 开发环境: Hardhat 是一个专为以太坊和其他 EVM 兼容链（包括 Avalanche）设计的卓越开发环境。它提供了编译、测试、调试和部署智能合约所需的一切工具。Hardhat 以其灵活性、可扩展性和强大的插件生态系统而闻名。你可以通过 NPM 使用以下命令全局安装 Hardhat： npm install --global hardhat 。 安装完成后，使用 hardhat --version 验证安装。
• Avalanche 网络连接配置: 你需要对 Hardhat 环境进行配置，使其能够与 Avalanche 网络进行交互。这涉及到在 Hardhat 配置文件 ( hardhat.config.js 或 hardhat.config.ts ) 中指定 Avalanche 网络的 RPC URL 和链 ID。 Avalanche 有多个网络，包括主网、测试网 (Fuji) 和本地开发网。 你需要根据你的开发需求选择合适的网络，并配置相应的参数。例如，Fuji 测试网的配置可能如下：

    module.exports = {
      networks: {
        fuji: {
          url: 'https://api.avax-test.network/ext/bc/C/rpc', // Fuji 测试网 RPC URL
          chainId: 43113, // Fuji 测试网链 ID
          accounts: [process.env.PRIVATE_KEY], // 部署账户私钥
        },
      },
    };
    

  请务必安全地管理你的私钥，并避免将其直接存储在代码库中。 推荐使用环境变量或密钥管理工具来存储私钥。
• 扎实的 Solidity 编程基础: 对 Solidity 编程语言的深入理解是编写 Avalanche 智能合约的必要前提。Solidity 是一种面向合约的、高级的编程语言，用于在以太坊虚拟机 (EVM) 上编写智能合约。熟悉 Solidity 的基本语法、数据类型、控制结构、函数、事件、以及合约的部署和交互方式至关重要。可以通过在线教程、书籍和实践项目来学习 Solidity。 推荐阅读 Solidity 官方文档： Solidity 官方文档 .
• Avalanche 网络钱包 (例如 MetaMask): 你需要一个 Avalanche 网络钱包，例如 MetaMask，并将其配置为连接到 Avalanche C-Chain。MetaMask 是一个流行的浏览器扩展钱包，支持多种 EVM 兼容链，包括 Avalanche。你需要从 MetaMask 官方网站下载并安装 MetaMask 扩展，然后按照 MetaMask 的指示创建一个新的钱包或导入现有的钱包。 接下来，你需要手动将 Avalanche C-Chain 添加到 MetaMask 的网络列表中，或者使用 Chainlist (https://chainlist.org/) 自动添加。 C-Chain 是 Avalanche 上用于执行智能合约的链。 添加网络时，需要提供 Avalanche C-Chain 的 RPC URL、链 ID 和货币符号。

设置 Hardhat 项目

为了开始在 Avalanche 上开发智能合约，你需要设置一个 Hardhat 项目。 Hardhat 是一个流行的以太坊开发环境，它允许你编译、部署、测试和调试智能合约。

在你的计算机上创建一个新的目录，专门用于存放你的 Avalanche 智能合约项目。这个目录将包含你的合约源代码、配置文件和测试脚本。

使用以下命令创建目录并进入该目录：

mkdir avalanche-smart-contract
cd avalanche-smart-contract

接下来，使用 npm 初始化一个新的 Node.js 项目。这会创建一个 `package.` 文件，用于管理你的项目依赖。

npm init -y

现在，安装 Hardhat 作为你的项目的开发依赖。 `--save-dev` 标志确保 Hardhat 被添加到 `package.` 文件的 `devDependencies` 部分。

npm install --save-dev hardhat

安装完成后，运行 Hardhat 初始化命令来创建一个基本的项目结构。 这将生成一个 `hardhat.config.js` 文件，用于配置你的 Hardhat 环境，以及 `contracts/`、`scripts/` 和 `test/` 目录，分别用于存放你的合约、部署脚本和测试用例。

npx hardhat

在运行 npx hardhat 命令时，Hardhat 会提示你选择一个项目类型。 选择 "Create a basic sample project"，让 Hardhat 自动生成一个基本的项目结构和一个简单的示例合约，这可以作为一个很好的起点。你也可以选择创建空项目，然后手动添加所需的文件和配置。

安装必要的依赖项

为了顺利地与 Avalanche 网络进行交互，我们需要安装一系列关键的依赖项。这些依赖项将提供开发、测试和部署智能合约所需的各种工具和库。

@nomicfoundation/hardhat-toolbox 是一套全面的 Hardhat 插件集合，旨在简化智能合约的开发流程。它包含用于单元测试、代码覆盖率分析、合约部署、合约验证以及与区块链交互的各种工具。

@openzeppelin/contracts 提供了一组经过广泛审计和安全验证的智能合约标准实现，例如 ERC20、ERC721 和 ERC1155 代币标准。使用 OpenZeppelin 合约可以显著降低开发风险，并加速智能合约的开发进程。

dotenv 是一个轻量级的库，用于将环境变量从 .env 文件加载到 Node.js 的 process.env 对象中。这使得在不修改代码的情况下配置应用程序成为可能，并且可以安全地存储敏感信息，例如 API 密钥和私钥。

@avalabs/avalanchejs 是 Avalanche 官方提供的 JavaScript SDK，它提供了与 Avalanche 区块链交互的各种功能，例如创建和发送交易、查询链上数据以及订阅事件。虽然 Hardhat 主要通过 JSON RPC 与区块链交互，但在某些特定场景下，例如需要使用 Avalanche 特有的功能时，该库可能会非常有用。

使用以下命令来安装这些依赖项：

npm install --save-dev @nomicfoundation/hardhat-toolbox @openzeppelin/contracts dotenv npm install --save @avalabs/avalanchejs

• @nomicfoundation/hardhat-toolbox : 包含用于测试、部署和验证智能合约的各种工具，是 Hardhat 开发的基石。
• @openzeppelin/contracts : 提供预先构建好的、经过安全审计的智能合约，例如 ERC20 代币，可安全快速地集成标准功能。
• dotenv : 用于从 .env 文件加载环境变量，保护敏感信息，方便配置管理。
• @avalabs/avalanchejs : Avalanche 的 JavaScript 库，虽然 Hardhat 主要使用 JSON RPC 与链交互，但在特定场景下，例如需要直接操作 Avalanche 特性时，该库不可或缺。

配置 Hardhat

为了能够将智能合约部署到 Avalanche 网络并与之交互，我们需要对 hardhat.config.js 文件进行精细配置。 这个配置文件是 Hardhat 环境的核心，它定义了编译器设置、网络配置以及其他插件的使用。

第一步是创建一个 .env 文件。 该文件用于安全地存储敏感信息，如你的 Avalanche C-Chain 私钥和网络 RPC URL， 避免将这些信息直接硬编码到配置文件中， 从而提升安全性。

在 .env 文件中，添加以下两行内容：

PRIVATE_KEY=<你的 Avalanche C-Chain 私钥>
AVALANCHE_RPC_URL=https://api.avax.network/ext/bc/C/rpc

请务必将 <你的 Avalanche C-Chain 私钥> 替换为你实际的私钥。私钥是控制你的 Avalanche 账户的关键，务必妥善保管，切勿泄露给他人。如果你的私钥泄露，你的账户中的资产将面临风险。

AVALANCHE_RPC_URL 指定了 Avalanche C-Chain 的 RPC 端点。Hardhat 将使用此 URL 与 Avalanche 网络进行通信，例如部署合约、调用合约方法和查询区块链状态。 https://api.avax.network/ext/bc/C/rpc 是 Avalanche 提供的公共 RPC 端点，你也可以使用其他第三方提供的 RPC 端点，或者运行你自己的 Avalanche 节点。

现在，修改 hardhat.config.js 文件：

javascript require("@nomicfoundation/hardhat-toolbox"); require("dotenv").config();

/** @type import('hardhat/config').HardhatUserConfig */ module.exports = { solidity: "0.8.9", networks: { avalanche: { url: process.env.AVALANCHERPCURL || "", accounts: process.env.PRIVATEKEY !== undefined ? [process.env.PRIVATEKEY] : [], }, }, };

这里我们定义了一个名为 avalanche 的网络，并配置了它的 RPC URL 和用于部署合约的帐户。

编写智能合约

现在，让我们开始编写您的第一个智能合约。在您的项目目录下的 contracts 文件夹中，创建一个名为 MyContract.sol 的新文件。这个文件将包含我们智能合约的Solidity代码。

MyContract.sol 文件内容如下：

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract MyContract {
    string public message;

    constructor(string memory _message) {
        message = _message;
    }

    function setMessage(string memory _newMessage) public {
        message = _newMessage;
    }

    function getMessage() public view returns (string memory) {
        return message;
    }
}

这个简单的智能合约演示了Solidity的基本结构。它包含一个名为 message 的公共状态变量，该变量用于存储一个字符串值。合约还包含以下三个函数：

• constructor(string memory _message) : 这是一个构造函数，在合约部署到区块链时执行。它接受一个字符串参数 _message ，并将其赋值给状态变量 message 。 memory 关键字指定 _message 变量存储在内存中。
• setMessage(string memory _newMessage) : 这是一个公共函数，允许您更新 message 状态变量的值。它接受一个字符串参数 _newMessage ，并将其赋值给 message 。任何人都可以调用此函数来更改合约存储的消息。
• getMessage() : 这是一个公共视图函数，用于检索当前存储在 message 状态变量中的值。 view 关键字表示此函数不会修改区块链的状态，因此执行此函数不需要消耗gas。它返回一个字符串值。

SPDX-License-Identifier: MIT 是一个软件许可声明，表明此代码以 MIT 许可证开源。 pragma solidity ^0.8.0; 指定了用于编译此合约的 Solidity 编译器版本。指定编译器版本可以确保合约在不同版本的编译器上的行为一致。

编译智能合约

使用 Hardhat 编译你的 Solidity 智能合约是将人类可读的代码转换为以太坊虚拟机 (EVM) 可以执行的字节码的关键步骤。Hardhat 提供了一个便捷的编译命令，可以自动处理依赖关系并生成必要的合约工件。

编译命令：

npx hardhat compile

这条命令会指示 Hardhat 编译项目中的所有智能合约。Hardhat 会自动检测项目目录中所有 .sol 文件，并根据 hardhat.config.js 文件中配置的 Solidity 编译器版本和优化设置进行编译。

编译结果：

编译成功后，Hardhat 会在 artifacts 目录下生成编译后的合约文件。每个合约都会生成一个 JSON 文件，包含以下关键信息：

• ABI (Application Binary Interface): ABI 描述了合约的函数接口，包括函数名称、参数类型和返回值类型。ABI 是与合约交互的关键，例如部署合约、调用合约函数等。
• bytecode: bytecode 是合约的 EVM 字节码，是以太坊网络实际执行的代码。
• sourceMap: sourceMap 将编译后的字节码映射回原始的 Solidity 源代码，方便调试和代码审查。

例如，如果你的合约名为 MyContract.sol ，则编译后会在 artifacts/contracts 目录下生成 MyContract. 文件。这个 JSON 文件包含了合约的 ABI、bytecode 和 sourceMap 等信息。

重要提示：

• 确保你的 hardhat.config.js 文件配置了正确的 Solidity 编译器版本，以匹配你合约的代码。
• 根据你的需求调整编译器优化设置，以平衡 gas 消耗和合约性能。
• 在部署到生产环境之前，务必对编译后的合约进行充分的测试和安全审计。

编写部署脚本

为了将智能合约部署到 Avalanche 网络，需要编写一个部署脚本。该脚本将利用 Hardhat 提供的工具和库，自动完成合约的编译、部署和验证过程。在 scripts 目录下创建一个名为 deploy.js 的文件。此文件将包含部署智能合约所需的所有代码和配置。

Javascript 代码示例如下：

const hre = require("hardhat");

async function main() {
  // 获取合约工厂
  const MyContract = await hre.ethers.getContractFactory("MyContract");

  // 部署合约，并传递构造函数参数（如果存在）
  const myContract = await MyContract.deploy("Hello, Avalanche!");

  // 等待合约部署完成
  await myContract.deployed();

  // 打印合约地址
  console.log("MyContract deployed to:", myContract.address);
}

// 执行部署函数，并处理潜在的错误
main()
  .then(() => process.exit(0))
  .catch((error) => {
    console.error(error);
    process.exit(1);
  });

这段脚本使用了 Hardhat 的 ethers 库，这是一个以太坊 JavaScript 库的封装，提供了方便的 API 来与区块链进行交互。 hre.ethers.getContractFactory("MyContract") 函数用于获取 MyContract 合约的合约工厂。合约工厂是一个用于部署新合约实例的抽象。 myContract.deployed() 会等待合约成功部署到区块链上。 myContract.address 则包含了已部署合约的地址，该地址是与合约交互的必要信息。

脚本通过调用 process.exit(0) 在成功完成时退出，或者通过调用 process.exit(1) 在发生错误时退出，并将错误信息打印到控制台，以便进行调试和排查。

部署智能合约

使用 Hardhat 执行部署脚本，将编译后的智能合约部署到目标区块链网络。Hardhat 提供了便捷的命令行工具和脚本执行环境，简化了部署流程。

npx hardhat run scripts/deploy.js --network avalanche

上述命令指示 Hardhat 运行 scripts/deploy.js 脚本。 --network avalanche 参数指定了目标网络为 Avalanche。 在执行此命令之前，务必确保已经配置了 Avalanche 网络的 Hardhat 设置，包括 RPC URL 和私钥等。 如果使用其他网络，请相应地替换 avalanche 参数。

部署脚本通常包含合约的编译、部署和验证逻辑。 它会读取合约的 ABI (应用程序二进制接口) 和字节码，然后将其发送到区块链网络。 矿工节点会验证交易，并将其添加到区块链中。

请务必预先设置正确的环境变量，例如 PRIVATE_KEY (用于签署交易) 和 RPC_URL (区块链节点的 URL)，否则部署过程将会失败。 环境变量通常存储在 .env 文件中，并使用 dotenv 库加载到脚本中。 部署失败的常见原因包括无效的私钥、错误的 RPC URL 或网络连接问题。

成功部署后，终端将显示部署的合约地址。 合约地址是智能合约在区块链上的唯一标识符。 使用此地址，你可以与合约进行交互，例如调用合约中的函数或查询合约的状态。 同时，建议验证合约，以确保其他人可以信任合约代码。 在 Etherscan 或其他区块链浏览器上发布源代码，可以增加透明度和可信度。

与智能合约交互

与部署后的智能合约进行交互是区块链应用开发的关键环节。Hardhat 提供了便捷的控制台工具，同时兼容所有以太坊虚拟机（EVM）兼容的网络和工具，例如 MetaMask 或 Remix IDE。这些工具允许开发者读取合约状态、调用函数以及与合约进行数据交互。

Hardhat 控制台是与合约交互的有效方式。通过指定目标网络（例如 Avalanche），可以轻松连接到部署了合约的区块链环境。

npx hardhat console --network avalanche

以下 JavaScript 代码片段展示了如何使用 Hardhat 控制台与名为 "MyContract" 的智能合约进行交互。我们需要获取合约的抽象，然后使用已部署合约的地址来附加到该实例。

const MyContract = await ethers.getContractFactory("MyContract");
const myContract = await MyContract.attach("<你的合约地址>");
const message = await myContract.getMessage();
console.log(message);

上述代码使用 ethers.js 库提供的 getContractFactory 方法获取合约的抽象，并通过 attach 方法将其连接到已部署的合约实例。 <你的合约地址> 需要替换为实际的已部署合约地址。调用 getMessage() 函数会返回合约中存储的消息，并通过控制台打印出来。

要修改合约中存储的消息，可以使用 setMessage 函数。这个函数通常需要发送一个交易，因此可能需要连接到具有资金的账户才能执行此操作。

await myContract.setMessage("New message!");
const newMessage = await myContract.getMessage();
console.log(newMessage);

这段代码调用了 setMessage 函数，并传入 "New message!" 作为新的消息内容。执行此操作后，再次调用 getMessage 函数将返回更新后的消息，并在控制台中显示。执行 setMessage 函数需要消耗 gas，因此需要确保连接的账户有足够的资金来支付交易费用。

验证智能合约 (可选)

为了提高透明度并增强社区信任，可以选择在 Snowtrace 上验证智能合约。验证允许任何人直接在区块浏览器上查看合约的源代码及其对应的编译后字节码。这极大地提升了合约的可信度和安全性，便于用户审计和理解合约的行为。

需要安装 hardhat-verify 插件，它是 Hardhat 开发环境的一个扩展，专门用于与 Etherscan 和类似的区块浏览器进行交互，简化合约验证流程：

npm install --save-dev @nomiclabs/hardhat-etherscan

接着，在 hardhat.config.js 文件中配置 hardhat-verify 插件，并确保正确配置了网络和 API 密钥：

require("@nomicfoundation/hardhat-toolbox");
require("dotenv").config();
require("@nomiclabs/hardhat-etherscan");

/** @type import('hardhat/config').HardhatUserConfig */
module.exports = {
  solidity: "0.8.9",
  networks: {
    avalanche: {
      url: process.env.AVALANCHE_RPC_URL || "",
      accounts:
        process.env.PRIVATE_KEY !== undefined ? [process.env.PRIVATE_KEY] : [],
    },
  },
  etherscan: {
    apiKey: process.env.SNOWTRACE_API_KEY,
  },
};

配置说明：

• solidity: "0.8.9" : 指定用于编译合约的 Solidity 编译器版本。根据合约实际使用的版本进行调整。
• networks.avalanche.url : Avalanche 网络 RPC 节点的 URL。可以从 Alchemy、Infura 或其他节点服务提供商处获取。环境变量 AVALANCHE_RPC_URL 用于存储该 URL。
• networks.avalanche.accounts : 用于部署合约的账户私钥。强烈建议使用环境变量 PRIVATE_KEY 安全地存储私钥，避免直接在代码中暴露。
• etherscan.apiKey : Snowtrace API 密钥，用于验证合约。

从 Snowtrace 获取 API 密钥，并将其安全地存储在 .env 文件中，确保该文件不被提交到版本控制系统：

SNOWTRACE_API_KEY=<你的 Snowtrace API 密钥>

使用 hardhat verify 命令来验证合约。替换 <你的合约地址> 为实际部署的合约地址，并提供构造函数参数。如果合约没有构造函数，则可以省略参数部分：

npx hardhat verify --network avalanche <你的合约地址> "Hello, Avalanche!"

如果合约的构造函数接受多个参数，请按照正确的顺序提供它们。例如，如果构造函数接受一个字符串和一个 uint256，则命令可能如下所示：

npx hardhat verify --network avalanche <你的合约地址> "My Contract Name" 1000

成功验证后，合约的源代码将在 Snowtrace 上公开，并附带一个绿色的勾号，表示合约已通过验证。其他开发者和用户可以查看和审计你的合约代码。

通过这些步骤，你可以在 Avalanche 网络上成功部署并验证智能合约，增加项目的透明度和可信度。