浅谈以太坊源码分析之EVM指令集
2022年12月25日
浅谈以太坊源码分析之EVM指令集
以下指令集持续更新，最新文章请参考上面
EVM 指令集概念
EVM执行的是字节码。由于操作码被限制在一个字节以内，所以EVM指令集最多只能容纳256条指令。目前EVM已经定义了100多条指令，还有100多条指令可供以后扩展。这100多条指令包括算术运算指令，比较操作指令，按位运算指令，密码学计算指令，栈、memory、storage操作指令，跳转指令，区块、智能合约相关指令等。
EVM指令集
算数运算指令集
0x0
STOP: "STOP",
ADD: "ADD", //加法运算
MUL: "MUL", //乘法运算
SUB: "SUB", //减法运算
DIV: "DIV", //无符号整除运算
SDIV: "SDIV", //有符号整除运算
MOD: "MOD", //无符号取模运算
SMOD: "SMOD", //有符号取模运算
EXP: "EXP", //指数运算
NOT: "NOT",
//从栈顶弹出两个元素，进行比较，
//然后把结果（1表示true，0表示false）推入栈顶。
//其中LT和GT把弹出的元素解释为无符号整数进行比较，
//SLT和SGT把弹出的元素解释为有符号数进行比较，EQ不关心符号
LT: "LT", //无符号小于比较
GT: "GT", //无符号大于比较
SLT: "SLT", //有符号小于比较
SGT: "SGT", //有符号大于比较
EQ: "EQ", // 等于比较
//SZERO指令从栈顶弹出一个元素，判断它是否为0，如果是，则把1推入栈顶，否则把0推入栈顶
ISZERO: "ISZERO", //布尔取反
//SIGNEXTEND指令从栈顶依次弹出k和x，并
//把x解释为k+1（0 <= k <= 31）字节有符号整数，然
//后把x符号扩展至32字节。比如x是二进制10000000，k是0，
//则符号扩展之后，结果为二进制1111…10000000（共249个1）
SIGNEXTEND: "SIGNEXTEND" //符号位扩展
位运算指令集
0x10
//AND、OR、XOR指令从栈顶弹出两个元素，进行按位运算，然后把结果推入栈顶
AND: "AND",
OR: "OR",
XOR: "XOR",
//BYTE指令先后从栈顶弹出n和x，取x的第n个字节并推入栈顶。
//由于EVM的字长是32个字节，所以n在[0, 31]区间内才有意义，
//否则BYTE的运算结果就是0。另外，字节是从左到右数的，因此第0个字节占据字的最高位8个比特
BYTE: "BYTE",
//这三条指令都是先后从栈顶弹出两个数n和x，
//其中x是要进行位移操作顶数，n是位移比特数，然后把结果推入栈顶
SHL: "SHL",
//SHR和SAR的区别在于，前者执行逻辑右移（空缺补0），后者执行算术右移（空缺补符号位）
SHR: "SHR",
SAR: "SAR",
ADDMOD: "ADDMOD",
//MULMOD指令依次从栈顶弹出x、y、z三个数，
//先计算x和y的乘积（不受溢出限制），再计算乘积和z的模，最后把结果推入栈顶
//假定乘积不会溢出，那么MULMOD(x, y, z)等价于x * y % z
MULMOD: "MULMOD",
加密指令集
0x20
SHA3: "SHA3"
关闭状态指令集
0x30
ADDRESS: "ADDRESS",
BALANCE: "BALANCE",
ORIGIN: "ORIGIN",
CALLER: "CALLER",
CALLVALUE: "CALLVALUE",
CALLDATALOAD: "CALLDATALOAD",
CALLDATASIZE: "CALLDATASIZE",
CALLDATACOPY: "CALLDATACOPY",
CODESIZE: "CODESIZE",
CODECOPY: "CODECOPY",
GASPRICE: "GASPRICE",
EXTCODESIZE: "EXTCODESIZE",
EXTCODECOPY: "EXTCODECOPY",
RETURNDATASIZE: "RETURNDATASIZE",
RETURNDATACOPY: "RETURNDATACOPY",
EXTCODEHASH: "EXTCODEHASH",
块操作指令集
0x40
BLOCKHASH: "BLOCKHASH",
COINBASE: "COINBASE",
TIMESTAMP: "TIMESTAMP",
NUMBER: "NUMBER",
DIFFICULTY: "DIFFICULTY",
GASLIMIT: "GASLIMIT",
CHAINID: "CHAINID",
SELFBALANCE: "SELFBALANCE"
存储和执行指令集
0x50
POP: "POP", // 栈顶弹出元素
MLOAD: "MLOAD",
MSTORE: "MSTORE",
MSTORE8: "MSTORE8",
SLOAD: "SLOAD", //先取出栈顶元素x，然后在storage中取以x为键的值（storage[x]）存入栈顶
SSTORE: "SSTORE", //存储storage是一个键值存储，可将256位字映射到256位字
JUMP: "JUMP",
JUMPI: "JUMPI",
PC: "PC",
MSIZE: "MSIZE",
GAS: "GAS",
JUMPDEST: "JUMPDEST"
Push指令集
0x60
// PUSH系列指令把紧跟在指令后面的N（1 ～ 32）字节元素推入栈顶
PUSH1: "PUSH1",
...
PUSH32: "PUSH32",
//DUP系列指令复制从栈顶开始数的第N（1 ～ 16）个元素，并把复制后的元素推入栈顶
DUP1: "DUP1",
DUP2: "DUP2",
...
DUP16: "DUP16",
//SWAP系列指令把栈顶元素和从栈顶开始数的第N（1 ～ 16）+ 1 个元素进行交换。
SWAP1: "SWAP1",
...
SWAP16: "SWAP16",
LOG0: "LOG0",
...
LOG4: "LOG4",
参考
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