Foundry：構建和部署 Web3 智能合約的強大工具

Foundry 簡介

Foundry 是一個用 Rust 編寫的以太坊應用程序開發工具包，以其速度快、可移植性強和模塊化設計而著稱。與使用 JavaScript 的 Hardhat 等傳統開發工具不同，Foundry 完全以 Solidity 為中心，這使得開發過程更加一致和高效。

Foundry 主要由以下工具組成：

• Forge：用於編譯、測試、部署和驗證智能合約的命令行工具
• Cast：與區塊鏈交互的命令行工具，可進行智能合約調用、發送交易等
• Anvil：本地以太坊節點模擬器，用於開發和測試
• Chisel：Solidity REPL (Read-Eval-Print Loop) 環境

為什麼選擇 Foundry？

以 Solidity 為中心的開發體驗

Foundry 的一個主要優勢是它允許開發者使用 Solidity 編寫測試和部署腳本，而不是 JavaScript。這消除了在不同語言之間切換的需要，使開發流程更加流暢。

// 使用Solidity編寫測試
function testIncrement() public {
    counter.increment();
    assertEq(counter.number(), 1);
}

更快的編譯和測試速度

由於採用 Rust 開發，Foundry 在編譯和測試速度方面遠超基於 JavaScript 的工具。這在處理大型項目或運行大量測試時尤為重要。

豐富的模擬和調試功能

Foundry 提供了強大的模擬功能，包括通過 CheatCodes（作弊碼）來修改 EVM 狀態，如更改區塊時間、切換調用者地址等。這使得測試各種邊緣情況變得更加容易。

部署和驗證的無縫體驗

Foundry 使智能合約的部署和驗證過程變得簡單。它支持通過一個命令完成合約的部署和在 Etherscan 等平台上的驗證。

使用 Foundry 開發智能合約

安裝 Foundry

在 Linux 或 macOS 上，可以使用以下命令安裝 Foundry：

curl -L https://foundry.paradigm.xyz | bash
foundryup

初始化項目

使用以下命令初始化一個新的 Foundry 項目：

forge init my_project
cd my_project

這將生成一個具有以下結構的項目：

• /src/：存放智能合約
• /test/：存放測試文件
• /script/：存放部署腳本
• /lib/：存放依賴庫
• /foundry.toml：配置文件

編寫 Counter 合約

我們以一個簡單的 Counter 合約為例：

// SPDX-License-Identifier: UNLICENSED
pragma solidity ^0.8.13;

contract Counter {
    uint256 public number;

    function setNumber(uint256 newNumber) public {
        number = newNumber;
    }

    function increment() public {
        number++;
    }
}

測試合約

Foundry 使用 Solidity 編寫測試。我們可以為 Counter 合約創建以下測試：

// SPDX-License-Identifier: UNLICENSED
pragma solidity ^0.8.13;

import {Test, console} from "forge-std/Test.sol";
import {Counter} from "../src/Counter.sol";

contract CounterTest is Test {
    Counter public counter;

    function setUp() public {
        counter = new Counter();
        counter.setNumber(0);
    }

    function testIncrement() public {
        counter.increment();
        assertEq(counter.number(), 1);
    }

    function testSetNumber(uint256 x) public {
        counter.setNumber(x);
        assertEq(counter.number(), x);
    }
}

運行測試：

forge test

從測試結果可以看出，我們的合約功能正常工作。

使用 Forge 部署合約

Foundry 提供了兩種部署智能合約的方式：使用forge create或forge script。

使用 forge create 部署

forge create --rpc-url <rpc-url> --private-key <private-key> src/Counter.sol:Counter --broadcast

這裡的--broadcast標誌非常重要，它確保交易被發送到區塊鏈並等待確認。

你可以透過 cast 的 wallet 指令來部署合約，這樣可以避免暴露私鑰。首先，創建一個帳戶：

cast wallet i "<ACCOUNT-NAME>"

你也可以使用--verify標誌來驗證合約，這樣在 Etherscan 上可以查看合約的源碼。

forge create --rpc-url $RPC_URL --account "<ACCOUNT-NAME>" src/Counter.sol:Counter --broadcast --verify

使用 forge create account 部署

forge create Counter --rpc-url $RPC_URL --account ACCOUNT-NAME --broadcast

使用 forge script 部署

首先，創建一個部署腳本（例如script/Counter.s.sol）：

// SPDX-License-Identifier: UNLICENSED
pragma solidity ^0.8.13;

import "forge-std/Script.sol";
import "../src/Counter.sol";

contract CounterScript is Script {
    function setUp() public {}

    function run() public {
        vm.startBroadcast();
        new Counter();
        vm.stopBroadcast();
    }
}

然後運行腳本：

forge script script/Counter.s.sol:CounterScript --rpc-url $RPC_URL --private-key $PRIVATE_KEY --broadcast

forge script的執行分為四個階段：

1. 本地模擬：在本地 EVM 中運行腳本
2. 鏈上模擬：在目標鏈上模擬交易
3. 廣播：如果提供了--broadcast標誌，則廣播交易
4. 驗證：如果提供了--verify標誌，則驗證合約

使用 Cast 與合約互動

部署完合約後，我們可以使用 Cast 與之互動。

讀取計數器值

cast call $CONTRACT_ADDRESS "number()(uint256)" --rpc-url $RPC_URL

這個命令將返回 Counter 合約中number變量的當前值。

增加計數器值

cast send $CONTRACT_ADDRESS "increment()" --private-key $PRIVATE_KEY --rpc-url $RPC_URL --broadcast

這個命令將調用increment()函數，增加計數器的值。

設置計數器值

cast send $CONTRACT_ADDRESS "setNumber(uint256)" 42 --private-key $PRIVATE_KEY --rpc-url $RPC_URL --broadcast

這個命令將調用setNumber()函數，將計數器的值設置為 42。

結論

Foundry 已經成為以太坊和其他 L2 智能合約開發的強大工具。通過以 Solidity 為中心的開發流程，它簡化了智能合約的編寫、測試、部署和互動過程。特別是對於熟悉 Solidity 的開發者來說，Foundry 提供了一個更一致、更高效的開發體驗。

通過本文介紹的 Counter 合約示例，我們看到了如何使用 Forge 部署合約，以及如何使用 Cast 與合約互動。這只是 Foundry 功能的冰山一角，隨著深入學習，你會發現它還有更多強大的功能等待探索。

無論你是智能合約開發新手還是經驗豐富的開發者，Foundry 都提供了一套全面的工具，幫助你更高效地開發、測試和部署以太坊應用。

參考資料

• Foundry 官方網站
• Foundry GitHub