编写区块链游戏学智能合约教程 3: 高级 Solidity 理论

该教程来自 CryptoZombies
网址：https://cryptozombies.io/zh/course/
CryptoZombies 是个在编游戏的过程中学习 Solidity 智能协议语言的互动教程。编游戏的同时学习以太坊的智能协议。关键是它免费。

1. 智能协议的永固性

到现在为止，我们讲的 Solidity 和其他语言没有质的区别，它长得也很像 JavaScript.

但是，在有几点以太坊上的 DApp 跟普通的应用程序有着天壤之别。

第一个例子，在你把智能协议传上以太坊之后，它就变得不可更改, 这种永固性意味着你的代码永远不能被调整或更新。

你编译的程序会一直，永久的，不可更改的，存在以太网上。这就是Solidity代码的安全性如此重要的一个原因。如果你的智能协议有任何漏洞，即使你发现了也无法补救。你只能让你的用户们放弃这个智能协议，然后转移到一个新的修复后的合约上。

但这恰好也是智能合约的一大优势。代码说明一切。如果你去读智能合约的代码，并验证它，你会发现，一旦函数被定义下来，每一次的运行，程序都会严格遵照函数中原有的代码逻辑一丝不苟地执行，完全不用担心函数被人篡改而得到意外的结果。

外部依赖关系

在第2课中，我们将加密小猫（CryptoKitties）合约的地址硬编码到DApp中去了。有没有想过，如果加密小猫出了点问题，比方说，集体消失了会怎么样？虽然这种事情几乎不可能发生，但是，如果小猫没了，我们的 DApp 也会随之失效 – 因为我们在 DApp 的代码中用“硬编码”的方式指定了加密小猫的地址，如果这个根据地址找不到小猫，我们的僵尸也就吃不到小猫了，而按照前面的描述，我们却没法修改合约去应付这个变化！

因此，我们不能硬编码，而要采用“函数”，以便于 DApp 的关键部分可以以参数形式修改。

比方说，我们不再一开始就把猎物地址给写入代码，而是写个函数 setKittyContractAddress, 运行时再设定猎物的地址，这样我们就可以随时去锁定新的猎物，也不用担心加密小猫集体消失了。

修改第2课 zombieFeeding.sol 文件代码，使得可以通过程序更改CryptoKitties合约地址
原代码

contract ZombieFeeding is ZombieFactory {

  // 1. 移除这一行:
  address ckAddress = 0x06012c8cf97BEaD5deAe237070F9587f8E7A266d;
  // 2. 只声明变量:
  KittyInterface kittyContract = KittyInterface(ckAddress);

  // 3. 增加 setKittyContractAddress 方法

  function feedAndMultiply(uint _zombieId
  ...
}

删除采用硬编码方式的 ckAddress 代码行。
之前创建 kittyContract 变量的那行代码，修改为对 kittyContract 变量的声明 – 暂时不给它指定具体的实例。
创建名为 setKittyContractAddress 的函数，它带一个参数 _address（address类型），可见性设为external。
在函数内部，添加一行代码，将 kittyContract 变量设置为返回值：KittyInterface（_address）

修改后的代码：

contract ZombieFeeding is ZombieFactory {

  KittyInterface kittyContract;

  function setKittyContractAddress(address _address) external {
    kittyContract = KittyInterface(_address);
  }

  function feedAndMultiply(uint _zombieId, uint _targetDna, string species) public {
  ..
}

2. Ownable Contracts

您有没有发现任何安全漏洞呢？

呀！setKittyContractAddress 可见性居然申明为“外部的”（external），岂不是任何人都可以调用它！也就是说，任何调用该函数的人都可以更改 CryptoKitties 合约的地址，使得其他人都没法再运行我们的程序了。

我们确实是希望这个地址能够在合约中修改，但我可没说让每个人去改它呀。

要对付这样的情况，通常的做法是指定合约的“所有权” - 就是说，给它指定一个主人（没错，就是您），只有主人对它享有特权。

OpenZeppelin库的`Ownable` 合约

下面是一个 Ownable 合约的例子：来自 OpenZeppelin Solidity 库的 Ownable 合约。 OpenZeppelin 是主打安保和社区审查的智能合约库，您可以在自己的 DApps中引用。等把这一课学完，您不要催我们发布下一课，最好利用这个时间把 OpenZeppelin 的网站看看，保管您会学到很多东西！

把楼下这个合约读读通，是不是还有些没见过代码？别担心，我们随后会解释。
Ownable.sol

/**
 * @title Ownable
 * @dev The Ownable contract has an owner address, and provides basic authorization control
 * functions, this simplifies the implementation of "user permissions".
 */
contract Ownable {
  address public owner;

  event OwnershipTransferred(address indexed previousOwner, address indexed newOwner);

  /**
   * @dev The Ownable constructor sets the original `owner` of the contract to the sender
   * account.
   */
  function Ownable() public {
    owner = msg.sender;
  }


  /**
   * @dev Throws if called by any account other than the owner.
   */
  modifier onlyOwner() {
    require(msg.sender == owner);
    _;
  }


  /**
   * @dev Allows the current owner to transfer control of the contract to a newOwner.
   * @param newOwner The address to transfer ownership to.
   */
  function transferOwnership(address newOwner) public onlyOwner {
    require(newOwner != address(0));
    OwnershipTransferred(owner, newOwner);
    owner = newOwner;
  }

}

下面有没有您没学过的东东？

构造函数：function Ownable()是一个 constructor (构造函数)，构造函数不是必须的，它与合约同名，构造函数一生中唯一的一次执行，就是在合约最初被创建的时候。
函数修饰符：modifier onlyOwner()。修饰符跟函数很类似，不过是用来修饰其他已有函数用的，在其他语句执行前，为它检查下先验条件。在这个例子中，我们就可以写个修饰符 onlyOwner 检查下调用者，确保只有合约的主人才能运行本函数。我们下一章中会详细讲述修饰符，以及那个奇怪的_;。
indexed 关键字：别担心，我们还用不到它。

所以Ownable 合约基本都会这么干：

合约创建，构造函数先行，将其 owner 设置为msg.sender（其部署者）

为它加上一个修饰符 onlyOwner，它会限制陌生人的访问，将访问某些函数的权限锁定在 owner 上。

允许将合约所有权转让给他人。

onlyOwner 简直人见人爱，大多数人开发自己的 Solidity DApps，都是从复制/粘贴 Ownable 开始的，从它再继承出的子类，并在之上进行功能开发。

既然我们想把 setKittyContractAddress 限制为 onlyOwner ，我们也要做同样的事情。

首先，将 Ownable 合约的代码复制一份到新文件 ownable.sol 中。接下来，创建一个 ZombieFactory，继承 Ownable

pragma solidity ^0.4.19;

import "./ownable.sol";

contract ZombieFactory is Ownable{
...
}

3. onlyOwner 函数修饰符

现在我们有了个基本版的合约 ZombieFactory 了，它继承自 Ownable 接口，我们也可以给 ZombieFeeding 加上 onlyOwner 函数修饰符。

这就是合约继承的工作原理。记得：
ZombieFeeding 是个 ZombieFactory
ZombieFactory 是个 Ownable
因此 ZombieFeeding 也是个 Ownable, 并可以通过 Ownable 接口访问父类中的函数/事件/修饰符。往后，ZombieFeeding 的继承者合约们同样也可以这么延续下去。

函数修饰符

函数修饰符看起来跟函数没什么不同，不过关键字modifier 告诉编译器，这是个modifier(修饰符)，而不是个function(函数)。它不能像函数那样被直接调用，只能被添加到函数定义的末尾，用以改变函数的行为。

咱们仔细读读 onlyOwner:

/**
 * @dev 调用者不是‘主人’，就会抛出异常
 */
modifier onlyOwner() {
  require(msg.sender == owner);
  _;
}

onlyOwner 函数修饰符是这么用的：

contract MyContract is Ownable {
  event LaughManiacally(string laughter);

  //注意！ `onlyOwner`上场 :
  function likeABoss() external onlyOwner {
    LaughManiacally("Muahahahaha");
  }
}

注意 likeABoss 函数上的 onlyOwner 修饰符。当你调用 likeABoss 时，首先执行 onlyOwner 中的代码，执行到 onlyOwner 中的 _; 语句时，程序再返回并执行 likeABoss 中的代码。

可见，尽管函数修饰符也可以应用到各种场合，但最常见的还是放在函数执行之前添加快速的 require检查。

因为给函数添加了修饰符 onlyOwner，使得唯有合约的主人（也就是部署者）才能调用它。

注意：主人对合约享有的特权当然是正当的，不过也可能被恶意使用。比如，万一，主人添加了个后门，允许他偷走别人的僵尸呢？
所以非常重要的是，部署在以太坊上的 DApp，并不能保证它真正做到去中心，你需要阅读并理解它的源代码，才能防止其中没有被部署者恶意植入后门；作为开发人员，如何做到既要给自己留下修复 bug 的余地，又要尽量地放权给使用者，以便让他们放心你，从而愿意把数据放在你的 DApp 中，这确实需要个微妙的平衡。

现在我们可以限制第三方对 setKittyContractAddress的访问，除了我们自己，谁都无法去修改它。
1. 将 onlyOwner 函数修饰符添加到 setKittyContractAddress 中

function setKittyContractAddress(address _address) external onlyOwner {
    kittyContract = KittyInterface(_address);
  }

4. Gas - 驱动以太坊DApps的能源

省 gas 的招数：结构封装（Struct packing)
在第1课中，我们提到除了基本版的 uint 外，还有其他变种 uint：uint8，uint16，uint32等。

通常情况下我们不会考虑使用 uint 变种，因为无论如何定义 uint的大小，Solidity 为它保留256位的存储空间。例如，使用 uint8 而不是uint（uint256）不会为你节省任何 gas。

除非，把 uint 绑定到struct里面。

如果一个 struct 中有多个 uint，则尽可能使用较小的 uint, Solidity 会将这些 uint 打包在一起，从而占用较少的存储空间
如：

struct NormalStruct {
  uint a;
  uint b;
  uint c;
}

struct MiniMe {
  uint32 a;
  uint32 b;
  uint c;
}

// 因为使用了结构打包，`mini` 比 `normal` 占用的空间更少
NormalStruct normal = NormalStruct(10, 20, 30);
MiniMe mini = MiniMe(10, 20, 30);

所以，当 uint定义在一个 struct 中的时候，尽量使用最小的整数子类型以节约空间。并且把同样类型的变量放一起（即在struct 中将把变量按照类型依次放置），这样 Solidity 可以将存储空间最小化。例如，有两个 struct：

uint c; uint32 a; uint32 b; 和 uint32 a; uint c; uint32 b;

前者比后者需要的gas更少，因为前者把uint32放一起了。

现在咱们给僵尸添2个新功能：level 和 readyTime - 后者是用来实现一个“冷却定时器”，以限制僵尸猎食的频率。

让我们回到 zombiefactory.sol。

为 Zombie 结构体添加两个属性：level（uint32）和readyTime（uint32）。因为希望同类型数据打成一个包，所以把它们放在结构体的末尾。

32位足以保存僵尸的级别和时间戳了，这样比起使用普通的uint（256位），可以更紧密地封装数据，从而为我们省点 gas。

struct Zombie {
        string name;
        uint dna;
        uint32 level;
        uint32 readyTime;
    }

level 属性表示僵尸的级别。以后，在我们创建的战斗系统中，打胜仗的僵尸会逐渐升级并获得更多的能力。

readyTime 稍微复杂点。我们希望增加一个“冷却周期”，表示僵尸在两次猎食或攻击之之间必须等待的时间。如果没有它，僵尸每天可能会攻击和繁殖1,000次，这样游戏就太简单了。

为了记录僵尸在下一次进击前需要等待的时间，我们使用了 Solidity 的时间单位。

5. 时间单位

Solidity 使用自己的本地时间单位。

变量 now 将返回当前的unix时间戳（自1970年1月1日以来经过的秒数）。我写这句话时 unix 时间是 1515527488。

注意：Unix时间传统用一个32位的整数进行存储。这会导致“2038年”问题，当这个32位的unix时间戳不够用，产生溢出，使用这个时间的遗留系统就麻烦了。所以，如果我们想让我们的 DApp 跑够20年，我们可以使用64位整数表示时间，但为此我们的用户又得支付更多的 gas。真是个两难的设计啊！

Solidity 还包含秒(seconds)，分钟(minutes)，小时(hours)，天(days)，周(weeks) 和年(years) 等时间单位。它们都会转换成对应的秒数放入 uint 中。所以 1分钟 就是 60，1小时是 3600（60秒×60分钟），1天是86400（24小时×60分钟×60秒），以此类推。

下面是一些使用时间单位的实用案例

uint lastUpdated;

// 将‘上次更新时间’ 设置为 ‘现在’
function updateTimestamp() public {
  lastUpdated = now;
}

// 如果到上次`updateTimestamp` 超过5分钟，返回 'true'
// 不到5分钟返回 'false'
function fiveMinutesHavePassed() public view returns (bool) {
  return (now >= (lastUpdated + 5 minutes));
}

有了这些工具，我们可以为僵尸设定”冷静时间“功能
现在咱们给DApp添加一个“冷却周期”的设定，让僵尸两次攻击或捕猎之间必须等待 1天。

声明一个名为 cooldownTime 的uint，并将其设置为 1 days。（没错，”1 days“使用了复数，否则通不过编译器）
因为在上一章中我们给 Zombie 结构体中添加 level 和 readyTime 两个参数，所以现在创建一个新的 Zombie 结构体时，需要修改 _createZombie()，在其中把新旧参数都初始化一下。
修改 zombies.push 那一行，添加加2个参数：1（表示当前的 level ）和uint32（now + cooldownTime 现在+冷静时间）（表示下次允许攻击的时间 readyTime）。

注意：必须使用 uint32（…）进行强制类型转换，因为 now 返回类型 uint256。所以我们需要明确将它转换成一个 uint32 类型的变量。

now + cooldownTime 将等于当前的unix时间戳（以秒为单位）加上”1天“里的秒数 - 这将等于从现在起1天后的unix时间戳。然后我们就比较，看看这个僵尸的 readyTime是否大于now，以决定再次启用僵尸的时机有没有到来。
zombiefactory.sol

uint cooldownTime = 1 days;
...
function _createZombie(string _name, uint _dna) internal {
    uint id = zombies.push(Zombie(_name, _dna, 1, uint32(now + cooldownTime))) - 1;
...
}
...

6. 将结构体作为参数传入

由于结构体的存储指针可以以参数的方式传递给一个 private或internal的函数，因此结构体可以在多个函数之间相互传递。

遵循这样的语法：

function _doStuff(Zombie storage _zombie) internal {
  // do stuff with _zombie
}

现在，Zombie 结构体中定义好了一个 readyTime 属性，让我们跳到 zombiefeeding.sol，去实现一个”冷却周期定时器“。

按照以下步骤修改 feedAndMultiply：

”捕猎“行为会触发僵尸的”冷却周期“
僵尸在这段”冷却周期“结束前不可再捕猎小猫

这将限制僵尸，防止其无限制地捕猎小猫或者整天不停地繁殖。将来，当我们增加战斗功能时，我们同样用”冷却周期“限制僵尸之间打斗的频率。

首先，我们要定义一些辅助函数，设置并检查僵尸的 readyTime。

先定义一个 _triggerCooldown 函数。它要求一个参数，_zombie，表示一某个僵尸的存储指针。这个函数可见性设置为 internal。
在函数中，把 _zombie.readyTime 设置为 uint32（now + cooldownTime）。
接下来，创建一个名为 _isReady 的函数。这个函数的参数也是名为 _zombie 的 Zombie storage。这个功能只具有 internal 可见性，并返回一个 bool 值。
函数计算返回(_zombie.readyTime <= now)，值为 true 或 false。这个功能的目的是判断下次允许猎食的时间是否已经到了。

 function _triggerCooldown(Zombie storage _zombie) internal {
    _zombie.readyTime = uint32(now + cooldownTime);
  }

  function _isReady(Zombie storage _zombie) internal view returns (bool) {
      return (_zombie.readyTime <= now);
  }

7. 公有函数和安全性

现在来修改 feedAndMultiply ，实现冷却周期。

回顾一下这个函数，前一课上我们将其可见性设置为public。你必须仔细地检查所有声明为 public 和 external的函数，一个个排除用户滥用它们的可能，谨防安全漏洞。请记住，如果这些函数没有类似 onlyOwner 这样的函数修饰符，用户能利用各种可能的参数去调用它们。

检查完这个函数，用户就可以直接调用这个它，并传入他们所希望的 _targetDna 或 species 。打个游戏还得遵循这么多的规则，还能不能愉快地玩耍啊！

仔细观察，这个函数只需被 feedOnKitty() 调用，因此，想要防止漏洞，最简单的方法就是设其可见性为internal。
1. 目前函数 feedAndMultiply 可见性为 public。我们将其改为 internal以保障合约安全。因为我们不希望用户调用它的时候塞进一堆乱七八糟的 DNA。
2. feedAndMultiply 过程需要参考 cooldownTime。首先，在找到 myZombie 之后，添加一个 require 语句来检查_isReady() 并将 myZombie 传递给它。这样用户必须等到僵尸的冷却周期结束后才能执行 feedAndMultiply 功能。
3. 在函数结束时，调用 _triggerCooldown(myZombie)，标明捕猎行为触发了僵尸新的冷却周期。

function feedAndMultiply(uint _zombieId, uint _targetDna, string species) internal {
    require(msg.sender == zombieToOwner[_zombieId]);
    Zombie storage myZombie = zombies[_zombieId];
    require(_isReady(myZombie));
    _targetDna = _targetDna % dnaModulus;
    uint newDna = (myZombie.dna + _targetDna) / 2;
    if (keccak256(species) == keccak256("kitty")) {
      newDna = newDna - newDna % 100 + 99;
    }
    _createZombie("NoName", newDna);
    _triggerCooldown(myZombie);
  }

8. 带参数的函数修饰符

之前我们已经读过一个简单的函数修饰符了：onlyOwner。函数修饰符也可以带参数。例如：

// 存储用户年龄的映射
mapping (uint => uint) public age;

// 限定用户年龄的修饰符
modifier olderThan(uint _age, uint _userId) {
  require(age[_userId] >= _age);
  _;
}

// 必须年满16周岁才允许开车 (至少在美国是这样的).
// 我们可以用如下参数调用`olderThan` 修饰符:
function driveCar(uint _userId) public olderThan(16, _userId) {
  // 其余的程序逻辑
}

看到了吧，olderThan 修饰符可以像函数一样接收参数，是“宿主”函数 driveCar 把参数传递给它的修饰符的。

来，我们自己生产一个修饰符，通过传入的level参数来限制僵尸使用某些特殊功能。

我们的僵尸现在有了“冷却定时器”功能。

接下来，我们将添加一些辅助方法。我们为您创建了一个名为 zombiehelper.sol 的新文件，并且将 zombiefeeding.sol 导入其中，这让我们的代码更整洁。

我们打算让僵尸在达到一定水平后，获得特殊能力
1. 在ZombieHelper 中，创建一个名为 aboveLevel 的modifier，它接收2个参数， _level (uint类型) 以及 _zombieId (uint类型)。
2. 运用函数逻辑确保僵尸 zombies[_zombieId].level 大于或等于 _level。
3. 记住，修饰符的最后一行为 _;，表示修饰符调用结束后返回，并执行调用函数余下的部分。
zombiehelper.sol

pragma solidity ^0.4.19;

import "./zombiefeeding.sol";

contract ZombieHelper is ZombieFeeding {

  modifier aboveLevel(uint _level, uint _zombieId) {
    require(zombies[_zombieId].level >= _level);
    _;
  }
}

现在让我们设计一些使用 aboveLevel 修饰符的函数。

作为游戏，您得有一些措施激励玩家们去升级他们的僵尸：

2级以上的僵尸，玩家可给他们改名。
20级以上的僵尸，玩家能给他们定制的 DNA。
是实现这些功能的时候了。

  modifier aboveLevel(uint _level, uint _zombieId) {
    require(zombies[_zombieId].level >= _level);
    _;
  }

  function changeName(uint _zombieId, string _newName) external aboveLevel(2, _zombieId) {
    require(msg.sender == zombieToOwner[_zombieId]);
    zombies[_zombieId].name = _newName;
  }

  function changeDna(uint _zombieId, uint _newDna) external aboveLevel(20, _zombieId) {
    require(msg.sender == zombieToOwner[_zombieId]);
    zombies[_zombieId].dna = _newDna;
  }

9. “view” 函数不花 “gas”

当玩家从外部调用一个view函数，是不需要支付一分 gas 的。

这是因为 view 函数不会真正改变区块链上的任何数据 - 它们只是读取。因此用 view 标记一个函数，意味着告诉 web3.js，运行这个函数只需要查询你的本地以太坊节点，而不需要在区块链上创建一个事务（事务需要运行在每个节点上，因此花费 gas）。

稍后我们将介绍如何在自己的节点上设置 web3.js。但现在，你关键是要记住，在所能只读的函数上标记上表示“只读”的“external view 声明，就能为你的玩家减少在 DApp 中 gas 用量。

注意：如果一个 view 函数在另一个函数的内部被调用，而调用函数与 view 函数的不属于同一个合约，也会产生调用成本。这是因为如果主调函数在以太坊创建了一个事务，它仍然需要逐个节点去验证。所以标记为 view 的函数只有在外部调用时才是免费的。

现在需要添加的一个功能是：我们的 DApp 需要一个方法来查看某玩家的整个僵尸军团 - 我们称之为 getZombiesByOwner。

实现这个功能只需从区块链中读取数据，所以它可以是一个 view 函数.

我们来写一个”返回某玩家的整个僵尸军团“的函数。当我们从 web3.js 中调用它，即可显示某一玩家的个人资料页。

这个函数的逻辑有点复杂，我们需要好几个章节来描述它的实现。

创建一个名为 getZombiesByOwner 的新函数。它有一个名为 _owner 的 address 类型的参数。
将其申明为 external view 函数，这样当玩家从 web3.js 中调用它时，不需要花费任何 gas。
函数需要返回一个uint []（uint数组）。

先这么声明着，我们将在下一章中填充函数体。

  function getZombiesByOwner(address _owner) external view returns(uint[]) {
    // 在这里开始
  }

10. 存储非常昂贵

Solidity 使用storage(存储)是相当昂贵的，”写入“操作尤其贵。

这是因为，无论是写入还是更改一段数据，这都将永久性地写入区块链。”永久性“啊！需要在全球数千个节点的硬盘上存入这些数据，随着区块链的增长，拷贝份数更多，存储量也就越大。这是需要成本的！

为了降低成本，不到万不得已，避免将数据写入存储。这也会导致效率低下的编程逻辑 - 比如每次调用一个函数，都需要在 memory(内存) 中重建一个数组，而不是简单地将上次计算的数组给存储下来以便快速查找。

在大多数编程语言中，遍历大数据集合都是昂贵的。但是在 Solidity 中，使用一个标记了external view的函数，遍历比 storage 要便宜太多，因为 view 函数不会产生任何花销。（gas可是真金白银啊！）。

我们将在下一章讨论for循环，现在我们来看一下看如何如何在内存中声明数组。

在内存中声明数组

在数组后面加上 memory关键字，表明这个数组是仅仅在内存中创建，不需要写入外部存储，并且在函数调用结束时它就解散了。与在程序结束时把数据保存进 storage 的做法相比，内存运算可以大大节省gas开销 – 把这数组放在view里用，完全不用花钱。

以下是申明一个内存数组的例子：

function getArray() external pure returns(uint[]) {
  // 初始化一个长度为3的内存数组
  uint[] memory values = new uint[](3);
  // 赋值
  values.push(1);
  values.push(2);
  values.push(3);
  // 返回数组
  return values;
}

这个小例子展示了一些语法规则，下一章中，我们将通过一个实际用例，展示它和 for 循环结合的做法。

注意：内存数组必须用长度参数（在本例中为3）创建。目前不支持 array.push()之类的方法调整数组大小，在未来的版本可能会支持长度修改。

我们要要创建一个名为 getZombiesByOwner 的函数，它以uint []数组的形式返回某一用户所拥有的所有僵尸。

声明一个名为result的uint [] memory’ （内存变量数组）
将其设置为一个新的 uint 类型数组。数组的长度为该 owner 所拥有的僵尸数量，这可通过调用 ownerZombieCount [ owner] 来获取。
函数结束，返回 result 。目前它只是个空数列，我们到下一章去实现它。

  function getZombiesByOwner(address _owner) external view returns(uint[]) {
    uint[] memory result = new uint[](ownerZombieCount[_owner]);

    return result;
  }

11. For 循环

在之前的章节中，我们提到过，函数中使用的数组是运行时在内存中通过for循环实时构建，而不是预先建立在存储中的。

为什么要这样做呢？

为了实现 getZombiesByOwner 函数，一种“无脑式”的解决方案是在 ZombieFactory 中存入”主人“和”僵尸军团“的映射。

mapping (address => uint[]) public ownerToZombies

然后我们每次创建新僵尸时，执行 ownerToZombies [owner] .push（zombieId） 将其添加到主人的僵尸数组中。而 getZombiesByOwner 函数也非常简单：

function getZombiesByOwner(address _owner) external view returns (uint[]) {
  return ownerToZombies[_owner];
}

这个做法有问题
做法倒是简单。可是如果我们需要一个函数来把一头僵尸转移到另一个主人名下（我们一定会在后面的课程中实现的），又会发生什么？

这个“换主”函数要做到：

1.将僵尸push到新主人的 ownerToZombies 数组中， 2.从旧主的 ownerToZombies 数组中移除僵尸， 3.将旧主僵尸数组中“换主僵尸”之后的的每头僵尸都往前挪一位，把挪走“换主僵尸”后留下的“空槽”填上， 4.将数组长度减1。

但是第三步实在是太贵了！因为每挪动一头僵尸，我们都要执行一次写操作。如果一个主人有20头僵尸，而第一头被挪走了，那为了保持数组的顺序，我们得做19个写操作。

由于写入存储是 Solidity 中最费 gas 的操作之一，使得换主函数的每次调用都非常昂贵。更糟糕的是，每次调用的时候花费的 gas 都不同！具体还取决于用户在原主军团中的僵尸头数，以及移走的僵尸所在的位置。以至于用户都不知道应该支付多少 gas。

注意：当然，我们也可以把数组中最后一个僵尸往前挪来填补空槽，并将数组长度减少一。但这样每做一笔交易，都会改变僵尸军团的秩序。

由于从外部调用一个 view 函数是免费的，我们也可以在 getZombiesByOwner 函数中用一个for循环遍历整个僵尸数组，把属于某个主人的僵尸挑出来构建出僵尸数组。那么我们的 transfer 函数将会便宜得多，因为我们不需要挪动存储里的僵尸数组重新排序，总体上这个方法会更便宜，虽然有点反直觉。

使用 for 循环
for循环的语法在 Solidity 和 JavaScript 中类似。

来看一个创建偶数数组的例子：

function getEvens() pure external returns(uint[]) {
  uint[] memory evens = new uint[](5);
  // 在新数组中记录序列号
  uint counter = 0;
  // 在循环从1迭代到10：
  for (uint i = 1; i <= 10; i++) {
    // 如果 `i` 是偶数...
    if (i % 2 == 0) {
      // 把它加入偶数数组
      evens[counter] = i;
      //索引加一， 指向下一个空的‘even’
      counter++;
    }
  }
  return evens;
}

这个函数将返回一个形为 [2,4,6,8,10] 的数组。

我们回到 getZombiesByOwner 函数，通过一条 for 循环来遍历 DApp 中所有的僵尸，将给定的‘用户id’与每头僵尸的‘主人’进行比较，并在函数返回之前将它们推送到我们的result 数组中。

声明一个变量 counter，属性为 uint，设其值为 0 。我们用这个变量作为 result 数组的索引。
声明一个 for 循环，从 uint i = 0 到 i <zombies.length。它将遍历数组中的每一头僵尸。
在每一轮 for 循环中，用一个 if 语句来检查 zombieToOwner [i]是否等于 _owner。这会比较两个地址是否匹配。
在 if 语句中：
1. 通过将 result [counter] 设置为 i，将僵尸ID添加到 result 数组中。
2. 将counter加1（参见上面的for循环示例）。
  就是这样 - 这个函数能返回 _owner 所拥有的僵尸数组，不花一分钱 gas。

  function getZombiesByOwner(address _owner) external view returns(uint[]) {
    uint[] memory result = new uint[](ownerZombieCount[_owner]);
    uint counter = 0;
    for (uint i = 0; i < zombies.length; i++) {
      if (zombieToOwner[i] == _owner) {
        result[counter] = i;
        counter++;
      }
    }
    return result;
  }

让我们回顾一下：

添加了一种新方法来修改CryptoKitties合约
学会使用 onlyOwner 进行调用权限限制
了解了 gas 和 gas 的优化
为僵尸添加了 “级别” 和 “冷却周期”属性
当僵尸达到一定级别时，允许修改僵尸的名字和 DNA
最后，定义了一个函数，用以返回某个玩家的僵尸军团

目前所有的合约文件

ownable.sol

/**
 * @title Ownable
 * @dev The Ownable contract has an owner address, and provides basic authorization control
 * functions, this simplifies the implementation of "user permissions".
 */
contract Ownable {
  address public owner;

  event OwnershipTransferred(address indexed previousOwner, address indexed newOwner);

  /**
   * @dev The Ownable constructor sets the original `owner` of the contract to the sender
   * account.
   */
  function Ownable() public {
    owner = msg.sender;
  }


  /**
   * @dev Throws if called by any account other than the owner.
   */
  modifier onlyOwner() {
    require(msg.sender == owner);
    _;
  }


  /**
   * @dev Allows the current owner to transfer control of the contract to a newOwner.
   * @param newOwner The address to transfer ownership to.
   */
  function transferOwnership(address newOwner) public onlyOwner {
    require(newOwner != address(0));
    OwnershipTransferred(owner, newOwner);
    owner = newOwner;
  }

}

zombiefactory.sol

pragma solidity ^0.4.19;

import "./ownable.sol";

contract ZombieFactory is Ownable {

    event NewZombie(uint zombieId, string name, uint dna);

    uint dnaDigits = 16;
    uint dnaModulus = 10 ** dnaDigits;
    uint cooldownTime = 1 days;

    struct Zombie {
      string name;
      uint dna;
      uint32 level;
      uint32 readyTime;
    }

    Zombie[] public zombies;

    mapping (uint => address) public zombieToOwner;
    mapping (address => uint) ownerZombieCount;

    function _createZombie(string _name, uint _dna) internal {
        uint id = zombies.push(Zombie(_name, _dna, 1, uint32(now + cooldownTime))) - 1;
        zombieToOwner[id] = msg.sender;
        ownerZombieCount[msg.sender]++;
        NewZombie(id, _name, _dna);
    }

    function _generateRandomDna(string _str) private view returns (uint) {
        uint rand = uint(keccak256(_str));
        return rand % dnaModulus;
    }

    function createRandomZombie(string _name) public {
        require(ownerZombieCount[msg.sender] == 0);
        uint randDna = _generateRandomDna(_name);
        randDna = randDna - randDna % 100;
        _createZombie(_name, randDna);
    }

}

zombiefeeding.sol

pragma solidity ^0.4.19;

import "./zombiefactory.sol";

contract KittyInterface {
  function getKitty(uint256 _id) external view returns (
    bool isGestating,
    bool isReady,
    uint256 cooldownIndex,
    uint256 nextActionAt,
    uint256 siringWithId,
    uint256 birthTime,
    uint256 matronId,
    uint256 sireId,
    uint256 generation,
    uint256 genes
  );
}

contract ZombieFeeding is ZombieFactory {

  KittyInterface kittyContract;

  function setKittyContractAddress(address _address) external onlyOwner {
    kittyContract = KittyInterface(_address);
  }

  function _triggerCooldown(Zombie storage _zombie) internal {
    _zombie.readyTime = uint32(now + cooldownTime);
  }

  function _isReady(Zombie storage _zombie) internal view returns (bool) {
      return (_zombie.readyTime <= now);
  }

  function feedAndMultiply(uint _zombieId, uint _targetDna, string _species) internal {
    require(msg.sender == zombieToOwner[_zombieId]);
    Zombie storage myZombie = zombies[_zombieId];
    require(_isReady(myZombie));
    _targetDna = _targetDna % dnaModulus;
    uint newDna = (myZombie.dna + _targetDna) / 2;
    if (keccak256(_species) == keccak256("kitty")) {
      newDna = newDna - newDna % 100 + 99;
    }
    _createZombie("NoName", newDna);
    _triggerCooldown(myZombie);
  }

  function feedOnKitty(uint _zombieId, uint _kittyId) public {
    uint kittyDna;
    (,,,,,,,,,kittyDna) = kittyContract.getKitty(_kittyId);
    feedAndMultiply(_zombieId, kittyDna, "kitty");
  }
}

zombiehelper.sol

pragma solidity ^0.4.19;

import "./zombiefeeding.sol";

contract ZombieHelper is ZombieFeeding {

  modifier aboveLevel(uint _level, uint _zombieId) {
    require(zombies[_zombieId].level >= _level);
    _;
  }

  function changeName(uint _zombieId, string _newName) external aboveLevel(2, _zombieId) {
    require(msg.sender == zombieToOwner[_zombieId]);
    zombies[_zombieId].name = _newName;
  }

  function changeDna(uint _zombieId, uint _newDna) external aboveLevel(20, _zombieId) {
    require(msg.sender == zombieToOwner[_zombieId]);
    zombies[_zombieId].dna = _newDna;
  }

  function getZombiesByOwner(address _owner) external view returns(uint[]) {
    uint[] memory result = new uint[](ownerZombieCount[_owner]);
    uint counter = 0;
    for (uint i = 0; i < zombies.length; i++) {
      if (zombieToOwner[i] == _owner) {
        result[counter] = i;
        counter++;
      }
    }
    return result;
  }

}