FISCO BCOS 2.0提出了一套預編譯合約框架，允許用戶使用C++來寫智能合約。由於不進入EVM執行，預編譯合約可以獲得更高的性能，適用於合約邏輯簡單但調用頻繁，或者合約邏輯固定而計算量大的場景。
本文介紹預編譯合約的起源和實現，主要包括以下幾個方面：
Solidity合約的使用及遇到的難題；
FISCO BCOS 2.0新增預編譯合約，其架構設計和執行流程流程；
在部分特定場景中，爲什麼預編譯合約比Solidity更優秀；
預編譯合約在FISCO BCOS 2.0版本中的使用。
Solidity合約的使用與不足
在FISCO BCOS平臺中使用Solidity合約，一般需經過以下五個步驟。在開發完Solidity合約之後，必須要將編譯後的合約部署到底層平臺，根據平臺返回的地址才能夠調用合約的接口。
Solidity合約的優點是完全與以太坊兼容，開發資源豐富且比較通用，但是Solidity合約也存在虛擬機執行性能低、代價高和開發複雜的問題。尤其是對於聯盟鏈治理的場景，一些參數需要鏈上所有節點保持一致，非常適合使用合約管理，但如果使用Solidity實現，會導部署步驟非！常！復！雜！
FISCO-BCOS 1.3版本使用Solidity實現了一套系統合約，使用一個代理合約管理其他系統合約。其部署過程如下圖所示：
部署完系統合約後，需要將系統合約地址配置在代理合約中，然後將代理合約地址配置在節點配置文件並重啓，才能調用這一套系統治理的合約，並且之後的節點擴容也需要基於創世節點的配置操作，才能保持一致。
FISCO BCOS 2.0 新增預編譯合約
FISCO BCOS 2.0受以太坊內置合約啓發，實現了一套預編譯合約框架。未來，我們還會嘗試將現有的典型業務場景抽象，開發成預編譯合約模板，作爲底層提供的基礎能力，幫助用戶更快的更方便的在業務中使用FISCO BCOS。
預編譯合約的好處
可訪問分佈式存儲接口：基於這套框架，用戶可以訪問本地DB存儲狀態，實現自己需要的任何邏輯。
更好的性能表現：由於實現是C++代碼，會編譯在底層中，不需要進入EVM執行，可以有更好的性能。
無需學習Solidity語言即可上手：基於FISCO BCOS預編譯合約框架，開發者可以使用C++開發自己的預編譯合約，快速實現需要的業務邏輯，而不需要學習Solidity語言。
並行模型大幅提升處理能力：我們在2.0版本中基於預編譯合約和DAG實現了合約的並行執行，用戶只需要指定接口衝突域，底層會自動根據衝突域構建交易依賴關係圖，根據依賴關係儘可能並行執行交易，從而使得交易處理能力大幅提升。
預編譯合約與以太坊內置合約的對比
上述說到，FISCO BCOS 預編譯合約受以太坊內置合約啓發，但實現原理卻是大不相同的。
以太坊通過內置合約來避免EVM中複雜計算的代價，以太坊當前使用內置合約實現了8個函數（如下表所示）。可以看到，以太坊內置合約佔用了0x1-0x8這8個地址，每個內置合約實際上就是一個本地函數的調用，只能用於狀態無關的計算使用。
用戶在Solidity中使用內置合約，需要藉助call這個操作，依次輸入下列參數
call(gasLimit, to, value, inputOffset, inputSize, outputOffset, outputSize)
包括內置合約地址、輸入參數偏移、輸入參數大小、輸出參數偏移和輸出參數大小，對用戶而言，這不是一件簡單的事情。
而FISCO BCOS的預編譯合約框架，支持複雜的參數類型，支持通過AMDB讀取和存儲數據。每個預編譯合約地址固定，合約內可以實現多個接口，所實現接口的調用方式與原生Solidity完全相同。
下圖是比較直觀的對比：
注：√ 代表支持，× 代表不支持
FISCO BCOS預編譯合約架構
通過這一小節，你可以清楚瞭解預編譯合約模塊在FISCO BCOS中的位置，以及預編譯合約的執行流程。
如下圖所示，預編譯合約會被區塊執行引擎所調用，區塊驗證器通過區塊執行引擎來執行區塊，執行引擎執行區塊時，會根據被調用合約的地址，來判斷使用EVM還是預編譯合約引擎。
當被調用的合約地址是EVM合約時，執行引擎會創建並執行EVM來執行交易；當被調用合約地址是已註冊的預編譯合約地址時，執行引擎通過調用地址對應的預編譯合約接口來執行交易。
預編譯合約執行流程如下圖所示：
執行引擎首先根據預編譯合約地址拿到合約對象，然後通過調用合約對象的call接口來獲取執行結果。call接口中的操作主要包括：
根據調用參數解析出被調用的接口
根據ABI編碼解析傳入的參數
執行被調用的合約接口
將執行結果ABI編碼並返回
所以，開發者如果要開發預編譯合約，只需要實現其預編譯合約的call接口和在執行引擎中註冊所實現合約的地址即可。
預編譯合約在FISCO BCOS 2.0中的應用
系統合約
FISCO BCOS 2.0 基於預編譯合約實現了一套系統合約，使用系統合約來管理需要共識的鏈配置，包括對羣組內節點的加入、刪除、節點身份的轉換、CNS服務的管理、鏈權限的管理、CRUD合約的使用等。
FISCO BCOS當前系統合約及地址如下表：
CRUD合約支持
FISCO BCOS 2.0基於預編譯合約實現了AMDB存儲對應的預編譯合約，使得用戶能夠在Solidity中訪問AMDB存儲，也就是FISCO BCOS 2.0的CRUD合約寫法。通過這種方式，用戶可以將合約數據存儲在底層的AMDB存儲中，使得合約邏輯與數據分離，一方面提高合約處理性能，一方面使得升級合約邏輯更加方便。
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