UNI:Uniswap V3 路径编码的进一步优化

本文作者：ripwu

源起

前几天群里有讨论UniswapV3中询价的处理，简单翻了下代码，发现与UniswapV2相比，V3变化真的很大～

其中v3-periphery目录下的Path

functionflashArbs(PoolTiercalldatainput)external;

数据编码为

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000020//input.offset0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000004//input.length00000000000000000000000055542f696a3fecae1c937bd2e777b130587cfd2d//input00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001f40000000000000000000000009d7076ad0f7fdc5f0f249e97721d36a448d24906//input0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000bb80000000000000000000000006ce15889c141c09ecf76a57795e91214a1f97648//input0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000002710000000000000000000000000dfc647c079757bac4f7776cc876746119ac451ea//input0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000002710

将Uniswap v3部署至Gnosis Chain的提案已启动投票:5月9日消息，将Uniswap v3部署至Gnosis Chain的提案已启动投票，将于北京时间2022年5月14日09:00左右结束。据了解，Gnosis Chain将以GNO Token的形式提供1000万美元激励以推动Uniswap在Gnosis Chain上的使用。此外，Uniswap还将与跨链桥Nomad合作进行Gnosis Chain上的跨链治理。[2022/5/9 3:01:10]

消耗gas为230*490*16=2360

节省gas为280

UniswapV3优化

从上面两个例子可以看到，solidity编码的最大问题在于padding，即32字节对齐，导致引入了非常多无效的空字节

上述例子中gas为2360，而空字节消耗了230*4=920，无效数据占比为~40%

为了进一步优化，考虑到pool和fee都为定长类型，可以直接拼接而不做padding，在实际使用时才做解码

函数原型为

functionflashArbs(bytescalldatainput)external;

DeFi板块加密货币普涨，CRV、UNI、1INCH价格创下历史新高:1月31日，DeFi概念板块普涨，其中CRV一度突破2.8美元；UNI现报价19.5美元；1INCH现报价4.9美元，日涨幅均超30%，创下历史新高。[2021/1/31 18:30:50]

数据编码为

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000020000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000005c55542f696a3fecae1c937bd2e777b130587cfd2d0001f49d7076ad0f7fdc5f0f249e97721d36a448d24906000bb86ce15889c141c09ecf76a57795e91214a1f97648002710dfc647c079757bac4f7776cc876746119ac451ea00271000000000//padding

消耗gas为66*490*16=1704，无效数据占比降至～15%

SushiSwap总锁仓量超10亿美元 占Uniswap总锁仓量的65%:11月20日，SushiChef转发推文显示，SushiSwap现总锁仓量已超过10亿美元，已占Uniswap总锁仓量的65%。[2020/11/20 21:25:56]

这也是UniswapV3的优化方式

优化

实际上，我们继续优化，使得有效载荷为100%

函数原型为

functionflashArbs()external;

数据编码为

55542f696a3fecae1c937bd2e777b130587cfd2d0001f49d7076ad0f7fdc5f0f249e97721d36a448d24906000bb86ce15889c141c09ecf76a57795e91214a1f97648002710dfc647c079757bac4f7776cc876746119ac451ea002710

是不是有点奇怪，函数原型中没有参数，那么参数从哪里获取呢？

实际上，我的方式是抛弃solidity编码，直接使用assembly来解析数据，代码如下

分析：尽管V2采用受限，Uniswap仍继续主导DEX领域:在推出V2大约两个月后，Uniswap继续主导非托管交易所市场份额，为37.20%。Uniswap提供最广泛的资产范围和无许可的上市流程，可以从当前的山寨币市场周期中获取收益。然而，随着非托管交易所市场结构的不断演变以及竞争性协议给予具有吸引力的补贴，Uniswap将不得不进行调整，以保持其领先地位。（The Block）[2020/7/12]

bytesmemoryinput;assembly{letcalldata_len:=calldatasize()letinput_len:=sub(calldata_len,4)input:=mload(0x40)mstore(input,input_len)letinput_data:=add(input,0x20)calldatacopy(input_data,4,input_len)letfree:=add(input_data,input_len)letfree_round:=and(add(free,31),not(31))mstore(0x40,free_round。

这里稍微解释下：

动态 | Unikrn获得英国马恩岛加密许可证:据venturebeat消息，美国西雅图电子竞技竞猜平台Unikrn今日宣布，获得了英国马恩岛加密许可证，用户可以使用加密货币进行电子竞技或游戏下注。[2018/10/23]

首先通过calldatasize得到调用数据的长度，减去functionselector的4字节，得到的input_len即为参数长度

然后通过0x40获得空闲指针，拷贝参数到memory

最后将参数长度按32字节向上取整，修改空闲指针

题外

不要觉得上面的assembly本身消耗了gas，导致优化效果减少

要知道，即使按UniswapV3传bytes参数的方式，也是需要拷贝数据到memory，过程是一样的

如果考究一些，我们甚至可以跳过solidity编译后的某些opcode

比如上面例子中，我并不检查input_len的长度是否大于0，因为我不需要

而solidity编译后的操作码，势必包括种种边界检查

换句话说，这种方式不仅优化了数据gas，还稍微优化了一些opcode

到此为止？

实际上，上面的优化有个小问题，在于memory中消耗了32字节用于保存input的长度，而这个长度，在整个生命周期中是固定的

我选择将它转移到栈上，只是使用时稍微麻烦一些，不像bytes方便～

，即

uintinput;uintinput_len;assembly{letcalldata_len:=calldatasize()input_len:=sub(calldata_len,4)input:=mload(0x40)calldatacopy(input,4,input_len)letfree:=add(input,input_len)letfree_round:=and(add(free,31),not(31))mstore(0x40,free_round。

实测

我用大概100多条套利路径，对UniswapV3编码方式，以及进一步优化方式，分别跑了自动化测试，平均下来一笔交易可以优化2000gas左右

比预期的优化大了很多，具体原因未查

参考资料

ripwu:https://learnblockchain.cn/people/3911

UniswapV3:https://learnblockchain.cn/article/2302

UniswapV2:https://learnblockchain.cn/article/2611

v3-periphery:https://github.com/Uniswap/v3-periphery/tree/main/contracts/libraries

FormalSpecificationoftheEncoding:https://docs.soliditylang.org/en/v0.8.9/abi-spec.html#mapping-solidity-to-abi-types]

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