比特币脚本语言

脚本是一种简单的脚本语言，也是比特币交易处理的核心。如果你曾经写过汇编代码，你会发现这篇文章很容易理解，而且可能是有趣的；否则它可能是特别具挑战性的。所以请保持专注！

遇上机器码

脚本是计算机程序，作为程序员，你当然知道程序是什么。程序接受输入，执行一段时间，然后返回输出。编程语言是我们编写计算机能理解的程序的工具，因为大多数语言都带有编译器，可以将人性化的代码映射到CPU来操作，所以也称为操作码。

操作码

操作码包括内存操作，数学，循环，函数调用以及在程序编程语言（如C）中找到的所有内容。它们构成CPU的口语，即所谓的机器码。由于字节是计算机的首选习惯用法，因此操作码也是字节。结果就是，机器码表示要在CPU上执行的操作的字节串。

在像C这样的高级编程语言中考虑这段代码：

x = 0x23;
x += 0x4b;
x *= 0x1e;

现在假设你要在假设的小尾数的CPU上编译和运行此代码，该CPU具有16位内存（寄存器）的单个单元和以下操作码集：

opcode	encoding	V
SET(V)	ab V	16-bit
ADD(V)	ac V	16-bit
MUL(V)	ad V	16-bit

操作码解释如下：

• SET使用值V加载寄存器。
• ADD将V添加到寄存器中。
• MUL将寄存器乘以V。

这种CPU的编译器将生成这9个字节的机器代码：

ab 23 00 ac 4b 00 ad 1e 00

以下是它的解释方式：

• 1.使用值23加载寄存器。
• 2.将4b添加到寄存器，现在是23 + 4b = 6e。
• 3.将寄存器乘以1e，得到6e * 1e = ce4。

寄存器保存最终结果，即ce4。

堆栈内存

大多数情况下，我们需要使用变量跟踪复杂的程序状态。在C中，根据变量是静态分配还是使用malloc分配，它存储在不同排列的内存中。虽然malloc-ed数据像一个非常大的数组中的元素一样被访问，但静态变量被推送到一堆名为stack的项目中并从中弹出。堆栈以LIFO方式运行（后进先出），这意味着你推送的最后一个项目将是第一个弹出的项目。

考虑这个虚函数：

int foo() {

    /* 1 */

    /* 2 */
    uint8_t a = 0x12;
    uint16_t b = 0xa4;
    uint32_t c = 0x2a5e7;

    /* 3 */
    uint32_t d = a + b + c;

    return d;

    /* 4 */
}

堆栈最初是空的（1）：

[]

然后，推送三个变量（2）：

[12]
[12, a4 00]
[12, a4 00, e7 a5 02 00]

第四个变量被赋予其他变量的总和并被推入堆栈（3）：

[12, a4 00, e7 a5 02 00, 9d a6 02 00]

堆栈的尖端是返回值，并通过其他方式发送回函数调用者。每个临时堆栈变量都会在块（4）的末尾弹出，因为必须平衡推push/弹pop操作，以便堆栈始终返回其初始状态：

[12, a4 00, e7 a5 02 00]
[12, a4 00]
[12]
[]

脚本机器码

同样，比特币核心有自己的“虚拟处理器”来解释脚本机器码。脚本具有丰富的操作码，但与英特尔等完全成熟的CPU相比却非常有限。关于脚本的一些关键事实：

• 1.脚本不循环。
• 2.脚本总是终止。
• 3.脚本内存访问是基于堆栈的。

实际上，第1点也意味着第2点。第3点意味着在Script中没有像命名变量这样的东西，你只需在堆栈上进行计算。通常，你推送的堆栈项成为后续操作码的操作数。在脚本的末尾，顶部堆栈项是返回值。

在介绍现实世界的脚本之前，让我们先列举一些操作码。如需全套，请查看比特官方维基页面。

常量

以下操作码将数字0-16推入堆栈：

opcode	encoding
OP_0	00
OP_1-OP_16	51-60

按照惯例，OP_0和OP_1也表示布尔值OP_FALSE（零）和OP_TRUE（非零）。

例：

54 57 00 60

或者：

OP_4 OP_7 OP_0 OP_16

这是堆栈如何发展：

[]
[4]
[4, 7]
[4, 7, 0]
[4, 7, 0, 16]

返回值是最高项，因此脚本返回16。我知道，这是毫无意义的，但这是一个开始。

推送数据

提供了几个操作码来推送自定义数据。它们的操作数大小不同：

opcode	encoding	L (length)	D (data)
OP_PUSHDATA1	4c L D	8-bit	L bytes
OP_PUSHDATA2	4d L D	16-bit	L bytes
OP_PUSHDATA4	4e L D	32-bit	L bytes

例如，如果你的数据长度可以存储为8位数字，那么OP_PUSHDATA1是你的最佳选择。看这个：

4c 14 11 06 03 55 04 8a
0c 70 3e 63 2e 31 26 30
24 06 6c 95 20 30

第一个字节显然是OP_PUSHDATA1操作码，后面是1字节长度14，即十进制20.因此，接下来会有20个字节的数据。这条指令的作用是将这些数据压入堆栈：

[11 06 03 55 04 8a 0c 70
 3e 63 2e 31 26 30 24 06
 6c 95 20 30]

实际上，与varints一样，对于非常短的数据有一种特殊的编码。如果操作码位于01和4b（包括）之间，则它是一个推送数据操作，其中操作码本身是以字节为单位的长度：

opcode	encoding	L (length)	D (data)
L	L D	01-4b	L bytes

例如，在字符串中：

07 8f 49 b2 e2 ec 7c 44

操作码07意味着要推送7个字节的数据：

[8f 49 b2 e2 ec 7c 44]

区块链中的下一个块呢？

你学到了一些关于机器代码和操作码的知识。脚本是矿工软件理解的简单低级语言。使用堆栈内存跟踪脚本状态。

在下一篇文章中，我将向你展示操作代码，它不仅仅是推送数据。 如果你喜欢它，请分享这篇文章！

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