Ethereumのスマートコントラクト記述に使われる言語 Solidity では uint256 をサポートしていてこれがよく使われているが、一方でチェーン側を実装している言語が必ずしもそれに相当する型をネイティブでサポートしているわけではない。
最近 勉強がてら Plasma Cash の実装に手をつけだして、子チェーンを Rust で書き始めたのだけど、まさに Rust は uint128 までなのでこの壁にぶつかってしまった。とはいえ実際に Rust で実装して動いているプロジェクトはあるので、どんな実装をして uint256 に対応しているのか、Ethereumに関連するクレートを調べてみた。
paritytech/parity-common
parity-common 配下の primitive-types クレートに U256 構造体が定義されている。
construct_uint! {
/// 256-bit unsigned integer.
pub struct U256(4);
}
なにやら construct_uint というマクロで構造体の定義を組み立てていそうなので、マクロの中身を見てみる。
parity-common/uint/src/uint.rs#L338
#[macro_export]
macro_rules! construct_uint {
最初に見たの構造体の宣言は下記にマッチして展開されていると思われる。
( $(#[$attr:meta])* $visibility:vis struct $name:ident ( $n_words:tt ); ) => {
構造体の定義に該当するマクロの記述はココ。
$visibility struct $name (pub [u64; $n_words]);
なので、最初に見た pub struct U256(4) は pub struct U256(pub [u64; 4]) というタプル構造体の宣言に展開される。
このタプル構造体の型定義 [u64; 4] は、マクロの定義では n_words という名前が付けられているので、これを追っていくことでどんな実装になっているのかが見えてくる。
勘がいい人は型定義からすでに察しているかもだけど、”uint256をどうやって実装しているのか” についての結論は 「符号なし64bit整数を4つ使って表現している」 になる。
例えば、uint128 から U256 を作る関連関数の定義を見てみると、
fn from(value: u128) -> $name {
let mut ret = [0; $n_words];
ret[0] = value as u64;
ret[1] = (value >> 64) as u64;
$name(ret)
}
引数で受け取った u128 の数値を、64bit 2つに分けて、予め用意しておいた4つぶんの配列に桁の小さい方から入れている。（リトルエンディアン）
というわけで謎は解けました。スッキリ。
rust-bitcoin
ちょっと気になったのでBitcoin関係のクレートも見てみた。
macro_rules! construct_uint {
($name:ident, $n_words:expr) => (
/// Little-endian large integer type
#[repr(C)]
pub struct $name(pub [u64; $n_words]);
parity-commonと結構似ていて、符号なし64bit整数を4つ使って表現している。（Rustの練度が低いので細かな違いを読み解くほどの余裕が無かった）
go-ethereum
言語が違う(Go)けど、一応有名どころをチェックしておこうということでGethの実装を見たところ、32bit で表現しているようだ。（Goも uint256 をサポートしていない）
func U256(n *big.Int) []byte {
return math.PaddedBigBytes(math.U256(n), 32)
}
それと、こちらはビッグエンディアンで扱っているという違いもあった。
// ReadBits encodes the absolute value of bigint as big-endian bytes. Callers must ensure
// that buf has enough space. If buf is too short the result will be incomplete.
func ReadBits(bigint *big.Int, buf []byte) {
i := len(buf)
for _, d := range bigint.Bits() {
for j := 0; j < wordBytes && i > 0; j++ {
i--
buf[i] = byte(d)
d >>= 8
}
}
}