EIP5 - Gas Usage for `RETURN` and `CALL*`

# 摘要

这个EIP使得调用返回字符串和其他动态大小数组的函数成为可能。目前，当从以太坊虚拟机内部调用另一个合约/函数时，输出的大小必须提前指定。当然可以提供更大的大小，但也必须为没有写入的内存支付 gas ，这使得返回动态大小的数据既昂贵又不灵活，以至于它实际上是不可用的。

在这个EIP中提出的解决方案是只对在 CALL 返回时实际写入的内存收费。

# 规范

CALL， CALLCODE 和 DELEGATECALL (后来称为 CALL* )的 gas 和内存语义以以下方式更改( CREATE 不会写入内存，因此不受影响):

假设 CALL* 的参数是 gas, address, value, input_start, input_size, output_start, output_size ，那么，在操作码的开始部分，用于增长内存的 gas 只对 input_start + input_size 收费，而对 output_start + output_size 不收费。

如果被调用的合约返回大小为 n 的数据，调用合约的内存将增长为 output_start + min(output_size, n) (调用合约为此要花费 gas)，并且输出被写入区域 [output_start, output_start + min(n, output_size))。

调用合约可能在操作码的开始和结束时耗尽 gas。

在调用之后， MSIZE 操作码应该返回内存实际增长到的大小。

# 动机

一般来说，为调用的输出保留一个特定的内存区域是一个很好的习惯，因为让一个子程序写入内存中的任意区域可能是危险的。另一方面，在执行调用之前通常很难知道调用的输出大小: 数据可能在另一个合约的存储中，而该合约通常是不可访问的，确定其大小需要对该合约进行另一次调用。

此外，没有必要为实际上没有写入的内存区域花费 gas。

这个建议试图解决两个问题: 调用者可以选择在其内存区域的末端提供一个巨大的内存区域。被调用者可以通过返回来“写入”它，调用者只对实际写入的内存区域收费。

这使得以非常灵活的方式返回动态数据(如字符串和动态大小的数组)成为可能。甚至可以确定返回数据的大小: 如果调用者使用 output_start = MSIZE 和 output_size = 2**256-1 ，实际写入的内存区域是 (output_start, MSIZE) (这里的 MSIZE 在调用后求值)。这很重要，因为它允许“代理”合约调用它们不知道接口的其他合约，只返回它们的输出，即它们都转发输入和输出。为此，调用者 (1)不需要预先知道输出的大小，(2)可以在调用后确定输出的大小，这一点很重要。

# 原理

这种处理问题的方法需要对以太坊虚拟机进行极小的更改。实现类似目标的其他方法可能会改变操作码本身或它们的参数数量。另一种可能是，如果 output_size 等于 2**256-1 ，则只更改 gas 语法。由于实现的主要困难是内存必须在 CALL 附近的代码中扩大两个点，这不会是一个简化。

在更早的阶段，我们还建议在堆栈上增加返回数据的大小，但上面描述的 MSIZE 机制应该足够了，而且向后兼容要好得多。

在 https://github.com/ethereum/EIPs/issues/8 上可以找到一些相关的评论

# 向后兼容性

这个提议改变了合约的语义，因为合约可以访问 gas 计数器和内存大小。

另一方面，由于以下原因，现有合约不太可能受到影响:

# Gas:

虚拟机将不会比以前收取更多的 gas。通常，合约是这样写的，即使他们用了更少的 gas，他们的语义也不会改变。如果使用了更多的 gas，如果他们对次级呼叫所需的 gas 进行严格估计，合约可能就会失效。在这里，合约可能只会返回给他们的调用者更多的 gas。

# 内存大小:

MSIZE 操作码通常用于在以前未使用的位置分配内存。语义上的变化以两种方式影响现有的合约:

在分配的内存中重叠。通过使用 CALL ，一个合约可能想要分配一个特定的内存片，即使这个内存片没有被被调用的合约写入。后续使用 MSIZE 分配内存可能会与现在比更改之前更小的这个片重叠。不过，这种合约不太可能存在。
内存地址的变化。一般来说，如果内存是使用 MSIZE 来分配的，那么内存中对象的地址在改变后将会不同。合约应该以一种方式写入，这样内存中的对象是 _relocatable_ ，即它们在内存中的绝对位置以及它们与其他对象的相对位置都不重要。这当然不是数组的情况，但它们是在单个分配中分配的，而不是通过中间的 CALL 。

# 实现

虚拟机实现者应该注意，在调用结束和检查是否仍然有足够的 gas 可用之前，不要增加内存。EIP的典型用途包括为输出“保留” 2**256-1 字节的内存。

Python 实现:

旧: http://vitalik.ca/files/old.py 新: http://vitalik.ca/files/new.py