以太坊虛擬機(jī)（EVM）是以太坊中智能合約的運(yùn)行環(huán)境幅疼。它不僅被沙箱封裝起來米奸，事實(shí)上它被完全隔離，也就是說運(yùn)行在EVM內(nèi)部的代碼不能接觸到網(wǎng)絡(luò)爽篷、文件系統(tǒng)或者其它進(jìn)程悴晰。甚至智能合約與其它智能合約只有有限的接觸。

賬戶? 以太坊中有兩類賬戶逐工，它們共用同一個(gè)地址空間铡溪。外部賬戶，該類賬戶被公鑰-私鑰對(duì)控制（人類）泪喊。合約賬戶棕硫，該類賬戶被存儲(chǔ)在賬戶中的代碼控制。外部賬戶的地址是由公鑰決定的袒啼，合約賬戶的地址是在創(chuàng)建改合約時(shí)確定的（這個(gè)地址由合約創(chuàng)建者的地址和該地址發(fā)出過的交易數(shù)量計(jì)算得到哈扮，地址發(fā)出過的交易數(shù)量也被稱作"nonce"）。合約賬戶存儲(chǔ)了代碼蚓再，外部賬戶則沒有滑肉，除了這點(diǎn)以外靶庙，這兩類賬戶對(duì)于EVM來說是一樣的娃属。每個(gè)賬戶有一個(gè)key-value形式的持久化存儲(chǔ)膳犹。其中key和value的長度都是256bit，名字叫做storage铐料。另外豺旬，每個(gè)賬戶都有一個(gè)以太幣余額（單位是“Wei"）族阅，該賬戶余額可以通過向它發(fā)送帶有以太幣的交易來改變。

交易? 一筆交易是一條消息愧沟，從一個(gè)賬戶發(fā)送到另一個(gè)賬戶（可能是相同的賬戶或者零賬戶，見下文）林艘。交易可以包含二進(jìn)制數(shù)據(jù)（payload）和以太幣混坞。如果目標(biāo)賬戶包含代碼究孕，該代碼會(huì)執(zhí)行，payload就是輸入數(shù)據(jù)镶殷。如果目標(biāo)賬戶是零賬戶（賬戶地址是0）泳猬，交易將創(chuàng)建一個(gè)新合約得封。正如上文所講指郁，這個(gè)合約地址不是零地址，而是由合約創(chuàng)建者的地址和該地址發(fā)出過的交易數(shù)量（被稱為nonce）計(jì)算得到疫粥。創(chuàng)建合約交易的payload被當(dāng)作EVM字節(jié)碼執(zhí)行梗逮。執(zhí)行的輸出做為合約代碼被永久存儲(chǔ)慷彤。這意味著怖喻，為了創(chuàng)建一個(gè)合約锚沸，你不需要向合約發(fā)送真正的合約代碼，而是發(fā)送能夠返回真正代碼的代碼前标。

Gas? 以太坊上的每筆交易都會(huì)被收取一定數(shù)量的gas，gas的目的是限制執(zhí)行交易所需的工作量同眯，同時(shí)為執(zhí)行支付費(fèi)用须蜗。當(dāng)EVM執(zhí)行交易時(shí)明肮，gas將按照特定規(guī)則被逐漸消耗缭付。gas price（gas價(jià)格，以太幣計(jì)）是由交易創(chuàng)建者設(shè)置的秫舌，發(fā)送賬戶需要預(yù)付的交易費(fèi)用 = gas price * gas amount足陨。 如果執(zhí)行結(jié)束還有g(shù)as剩余娇未，這些gas將被返還給發(fā)送賬戶零抬。無論執(zhí)行到什么位置，一旦gas被耗盡（比如降為負(fù)值）蝶棋，將會(huì)觸發(fā)一個(gè)out-of-gas異常忽妒。當(dāng)前調(diào)用幀所做的所有狀態(tài)修改都將被回滾。

存儲(chǔ)献酗，主存和棧? 每個(gè)賬戶有一塊持久化內(nèi)存區(qū)域被稱為存儲(chǔ)罕偎。其形式為key-value颜及，key和value的長度均為256比特。在合約里俏站，不能遍歷賬戶的存儲(chǔ)肄扎。相對(duì)于另外兩種犯祠，存儲(chǔ)的讀操作相對(duì)來說開銷較大，修改存儲(chǔ)更甚搔耕。一個(gè)合約只能對(duì)它自己的存儲(chǔ)進(jìn)行讀寫弃榨。第二個(gè)內(nèi)存區(qū)被稱為主存鲸睛。合約執(zhí)行每次消息調(diào)用時(shí)腊凶，都有一塊新的拴念，被清除過的主存政鼠。主存可以以字節(jié)粒度尋址公般，但是讀寫粒度為32字節(jié)（256比特）官帘。操作主存的開銷隨著其增長而變大（平方級(jí)別）昧谊。

EVM不是基于寄存器呢诬，而是基于棧的虛擬機(jī)。因此所有的計(jì)算都在一個(gè)被稱為棧的區(qū)域執(zhí)行阀圾。棧最大有1024個(gè)元素，每個(gè)元素256比特涡真。對(duì)棧的訪問只限于其頂端综膀，方式為：允許拷貝最頂端的16個(gè)元素中的一個(gè)到棧頂剧劝，或者是交換棧頂元素和下面16個(gè)元素中的一個(gè)讥此。所有其他操作都只能取最頂?shù)膬蓚€(gè)（或一個(gè)谣妻，或更多他巨，取決于具體的操作）元素，并把結(jié)果壓在棧頂染突。當(dāng)然可以把棧上的元素放到存儲(chǔ)或者主存中份企。但是無法只訪問棧上指定深度的那個(gè)元素司志，在那之前必須要把指定深度之上的所有元素都從棧中移除才行骂远。

指令集? EVM的指令集被刻意保持在最小規(guī)模腰根，以盡可能避免可能導(dǎo)致共識(shí)問題的錯(cuò)誤實(shí)現(xiàn)激才。所有的指令都是針對(duì)256比特這個(gè)基本的數(shù)據(jù)類型的操作。具備常用的算術(shù)，位贸营，邏輯和比較操作吨述。也可以做到條件和無條件跳轉(zhuǎn)。此外钞脂，合約可以訪問當(dāng)前區(qū)塊的相關(guān)屬性揣云，比如它的編號(hào)和時(shí)間戳。另外冰啃，每個(gè)賬戶都有一個(gè)以太幣余額（單位是“Wei"）邓夕，該賬戶余額可以通過向它發(fā)送帶有以太幣的交易來改變。

消息調(diào)用? 合約可以通過消息調(diào)用的方式來調(diào)用其它合約或者發(fā)送以太幣到非合約賬戶阎毅。消息調(diào)用和交易非常類似焚刚，它們都有一個(gè)源，一個(gè)目標(biāo)，數(shù)據(jù)負(fù)載莲镣，以太幣鼓拧，gas和返回?cái)?shù)據(jù)。事實(shí)上每個(gè)交易都可以被認(rèn)為是一個(gè)頂層消息調(diào)用瓤檐，這個(gè)消息調(diào)用會(huì)依次產(chǎn)生更多的消息調(diào)用。一個(gè)合約可以決定剩余gas的分配稠歉。比如內(nèi)部消息調(diào)用時(shí)使用多少gas毡代，或者期望保留多少gas酪耕。如果在內(nèi)部消息調(diào)用時(shí)發(fā)生了out-of-gas異常（或者其他異常），合約將會(huì)得到通知，一個(gè)錯(cuò)誤碼被壓在棧上灾茁。這種情況只是內(nèi)部消息調(diào)用的gas耗盡拓颓。在solidity中，這種情況下發(fā)起調(diào)用的合約默認(rèn)會(huì)觸發(fā)一個(gè)人工異常。這個(gè)異常會(huì)打印出調(diào)用棧。

就像之前說過的，被調(diào)用的合約（發(fā)起調(diào)用的合約也一樣）會(huì)擁有嶄新的主存并能夠訪問調(diào)用的負(fù)載。調(diào)用負(fù)載被存儲(chǔ)在一個(gè)單獨(dú)的被稱為calldata的區(qū)域。調(diào)用執(zhí)行結(jié)束后鲁猩，返回?cái)?shù)據(jù)將被存放在調(diào)用方預(yù)先分配好的一塊內(nèi)存中。調(diào)用層數(shù)被限制為1024，因此對(duì)于更加復(fù)雜的操作借卧，我們應(yīng)該使用循環(huán)而不是遞歸。

代碼調(diào)用和庫? 存在一種特殊類型的消息調(diào)用捡遍，被稱為callcode蜈项。它跟消息調(diào)用幾乎完全一樣跑芳，只是加載自目標(biāo)地址的代碼將在發(fā)起調(diào)用的合約上下文中運(yùn)行盆佣。這意味著一個(gè)合約可以在運(yùn)行時(shí)從另外一個(gè)地址動(dòng)態(tài)加載代碼痹兜。存儲(chǔ)字旭，當(dāng)前地址和余額都指向發(fā)起調(diào)用的合約，只有代碼是從被調(diào)用地址獲取的。這使得Solidity可以實(shí)現(xiàn)”庫“剧包∨似可復(fù)用的庫代碼可以應(yīng)用在一個(gè)合約的存儲(chǔ)上艰毒，可以用來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)诫欠。無論執(zhí)行到什么位置嫁乘，一旦gas被耗盡（比如降為負(fù)值），將會(huì)觸發(fā)一個(gè)out-of-gas異常球碉。當(dāng)前調(diào)用幀所做的所有狀態(tài)修改都將被回滾蜓斧。

日志? 在區(qū)塊層面，可以用一種特殊的可索引的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)睁冬。這個(gè)特性被稱為日志挎春，Solidity用它來實(shí)現(xiàn)事件。合約創(chuàng)建之后就無法訪問日志數(shù)據(jù)豆拨，但是這些數(shù)據(jù)可以從區(qū)塊鏈外高效的訪問直奋。因?yàn)椴糠秩罩緮?shù)據(jù)被存儲(chǔ)在布隆過濾器（Bloom filter) 中，我們可以高效并且安全的搜索日志施禾，所以那些沒有下載整個(gè)區(qū)塊鏈的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（輕客戶端）也可以找到這些日志脚线。

創(chuàng)建? 合約甚至可以通過一個(gè)特殊的指令來創(chuàng)建其他合約（不是簡單的向零地址發(fā)起調(diào)用）。創(chuàng)建合約的調(diào)用跟普通的消息調(diào)用的區(qū)別在于弥搞，負(fù)載數(shù)據(jù)執(zhí)行的結(jié)果被當(dāng)作代碼邮绿，調(diào)用者/創(chuàng)建者在棧上得到新合約的地址渠旁。

自毀? 只有在某個(gè)地址上的合約執(zhí)行自毀操作時(shí)，合約代碼才會(huì)從區(qū)塊鏈上移除斯碌。合約地址上剩余的以太幣會(huì)發(fā)送給指定的目標(biāo)一死，然后其存儲(chǔ)和代碼被移除肛度。注意傻唾，即使一個(gè)合約的代碼不包含自毀指令，依然可以通過代碼調(diào)用(callcode)來執(zhí)行這個(gè)操作承耿。

我們不生產(chǎn)文字冠骄，只是文字的搬運(yùn)工。