如何在以太坊上编写自己的CryptoKitties风格的游戏

                  如果你不了解CryptoKitties是什么,它基本上是一个购买,销售和繁殖数字猫的游戏。 每只猫都有一个独特的外观,由它的基因所定义,当你通过两只猫繁殖时,它们的基因以一种独特的方式结合在一起产生一个后代,然后你可以繁殖或出售它。

                  CryptoKitties?做了很棒的工作,他展示除了简单的金融交?#23383;?#22806;还可以使用区块链做什么。

                  我希望将来我们会看到更多创新的区块链用法,所以我想快速浏览CryptoKitties背后的代码,以展示它背后是如何实现的。

                  本文是为开发人员编写的,虽然这不是一个绝对的初学者对Solidity的介绍,但是我试图包含文档的链接,以便尽可能适合所有开发者。

                  让我们开始…

                  CryptoKitties源码

                  几乎所有的CryptoKitties代码都是开源的,因此找出它的工作原理的最好方法是阅读源代码。

                  总共大约有2000行,所以在这篇文章中,我只会讲解我认为最重要的部分。 但是,如果您想单独阅读,请参阅EthFiddle上的完整合约代码副本:

                  CryptoKitties Source Code:https://ethfiddle.com/09YbyJRfiI

                  总概:

                  如果你不了解CryptoKitties是什么,它基本上是一个购买,销售和繁殖数字猫的游戏。 每只猫都有一个独特的外观,由它的基因所定义,当你通过两只猫繁殖时,它们的基因以一种独特的方式结合在一起产生一个后代,然后你可以繁殖或出售它。

                  CryptoKitties 的代码分为许多相关的较小的合约, 而不是一个单一的包含所有东西的巨大文件

                  子合约像下面这样继承主kitty合约:

                  contract KittyAccessControl
                  contract KittyBase is KittyAccessControl
                  contract KittyOwnership is KittyBase, ERC721
                  contract KittyBreeding is KittyOwnership
                  contract KittyAuction is KittyBreeding
                  contract KittyMinting is KittyAuction
                  contract KittyCore is KittyMinting

                  所以KittyCore是最终应用程序指向的合约地址,他继承了前面合约的所有的属性和方法
                  让我们一个一个的看看这些合约:

                  1. KittyAccessControl:谁控制合约?

                  这个合约管理只能由特定角色执行操作的各种地址和约束。这些角色叫CEO, CFO and COO.
                  这个合约是为了管理合约,根本不涉及到游戏的机制。他为CEO, COO 和CFO提供有“setter”方法, 他们(CEO, COO, CFO)是对合约具有特殊所有权和控制权的以太坊地址。
                  KittyAccessControl 定义一些modifier函数例如 onlyCEO(只有CEO才能执行),还有暂停/?#25351;?#21512;约的方法或者提现方法

                  modifier onlyCLevel() {
                   ? ?require(
                   ? ? ? ?msg.sender == cooAddress ||
                   ? ? ? ?msg.sender == ceoAddress ||
                   ? ? ? ?msg.sender == cfoAddress
                   ? ?);
                   ? ?_;
                  }
                  //...some other stuff
                  // Only the CEO, COO, and CFO can execute this function:
                  function pause() external onlyCLevel whenNotPaused {
                   ? ?paused = true;
                  }

                  pause() 函数可能被添加,以便开发人员可以更新一个新的版本,以防有任何不可预见的错误… 但正如我的同事Luke指出,这实际上将允许开发人员完全冻结合约,使其没有人可以转让,出售或繁殖他们的小猫! 并不是说他们会这么做 – 但是有趣的是,由于大多数人认为DApp完全是去中心化的,只是因为它在以太坊上。

                  继续。。。

                  2. KittyBase: Kitty是什么?

                  这是我们定义在整个核心功能中共享的最基本代码的地方。 这包括我们的主要数据存储,常量和数据类?#20572;?#20197;及用于管理这些数据的内部函数。

                  KittyBase 定义了应用程序的很多核心数据。首先它将Kitty定义为一个结构体:

                  struct Kitty {
                  uint256 genes;
                  uint64 birthTime;
                  uint64 cooldownEndBlock;
                  uint32 matronId;
                  uint32 sireId;
                  uint32 siringWithId;
                  uint16 cooldownIndex;
                  uint16 generation;
                  }

                  所以一只kitty实际上只是一串无符号的整数…

                  展开每个属性:
                  ?genes—代表猫的遗传密码的256位整数。 这是决定猫的长相的核心数据。
                  ?birthTime—猫出生时的时间戳
                  ?cooldownEndBlock—之后这只猫可以再次繁殖的最小时间戳
                  ?matronId&sireId—分别是猫的母亲和父亲的ID
                  ?siringWithId—如果猫当前怀孕,则设置为父亲的ID,否则为零
                  ?cooldownIndex—目前这只猫的冷却时间(猫需要?#21364;?#22810;久才能繁殖)
                  ?generation—这只猫的“世代号”。 第一只猫被合约创造是0代,新一代的猫是他们的父母一代中较大的一个,再加上1.

                  请注意,在Crypto Kitties中,猫是无性的,任何2只猫都可以一起繁殖 – 因此猫没有?#21592;稹?/p>

                  KittyBase 合约定义了一个kitty 数据结构的数据

                  Kitty[] kitties;

                   

                  这个数组包含了所有Kitty的数据,所以它就像一个Kitty的数据库一样。 无论何时创建一个新的猫,它都会被添加到这个数组中,数组的索引成为猫的ID,就像这个 ID为’1’的创世喵:

                  该合约还包含从猫的ID到其拥有者地址的?#25104;洌?#20197;跟踪拥有猫的人:

                  mapping (uint256 => address) public kittyIndexToOwner;

                  还有一些其他的?#25104;?#20063;被定义,但为了保持这篇文章的合理长度,我不会仔细研究每一个细节。
                  每当小猫从一个人转移到下一个时,这个kittyIndexToOwner?#25104;?#23601;会被更新以?#20174;?#26032;的所有者:

                  /// @dev Assigns ownership of a specific Kitty to an address.
                  function _transfer(address _from, address _to, uint256 _tokenId) internal {
                  // Since the number of kittens is capped to 2^32 we can’t overflow this
                  ownershipTokenCount[_to]++;
                  // transfer ownership
                  kittyIndexToOwner[_tokenId] = _to;
                  // When creating new kittens _from is 0x0, but we can’t account that address.
                  if (_from != address(0)) {
                  ownershipTokenCount[_from]–;
                  // once the kitten is transferred also clear sire allowances
                  delete sireAllowedToAddress[_tokenId];
                  // clear any previously approved ownership exchange
                  delete kittyIndexToApproved[_tokenId];
                  }
                  // Emit the transfer event.
                  Transfer(_from, _to, _tokenId);
                  }

                  转移所有权 设置Kitty的ID指向接收人_to的地址。
                  现在我们来看看在创建一个新的kitty时会发生什么:

                  function _createKitty(
                  uint256 _matronId,
                  uint256 _sireId,
                  uint256 _generation,
                  uint256 _genes,
                  address _owner
                  )
                  internal
                  returns (uint)
                  {
                  // These requires are not strictly necessary, our calling code should make
                  // sure that these conditions are never broken. However! _createKitty() is already
                  // an expensive call (for storage), and it doesn’t hurt to be especially careful
                  // to ensure our data structures are always valid.
                  require(_matronId == uint256(uint32(_matronId)));
                  require(_sireId == uint256(uint32(_sireId)));
                  require(_generation == uint256(uint16(_generation)));// New kitty starts with the same cooldown as parent gen/2
                  uint16 cooldownIndex = uint16(_generation / 2);
                  if (cooldownIndex > 13) {
                  cooldownIndex = 13;
                  }Kitty memory _kitty = Kitty({
                  genes: _genes,
                  birthTime: uint64(now),
                  cooldownEndBlock: 0,
                  matronId: uint32(_matronId),
                  sireId: uint32(_sireId),
                  siringWithId: 0,
                  cooldownIndex: cooldownIndex,
                  generation: uint16(_generation)
                  });
                  uint256 newKittenId = kitties.push(_kitty) – 1;

                  // It’s probably never going to happen, 4 billion cats is A LOT, but
                  // let’s just be 100% sure we never let this happen.
                  require(newKittenId == uint256(uint32(newKittenId)));

                  // emit the birth event
                  Birth(
                  _owner,
                  newKittenId,
                  uint256(_kitty.matronId),
                  uint256(_kitty.sireId),
                  _kitty.genes
                  );

                  // This will assign ownership, and also emit the Transfer event as
                  // per ERC721 draft
                  _transfer(0, _owner, newKittenId);

                  return newKittenId;
                  }

                  这个函数传递了母亲和父亲的ID,小猫的世代号码,256位遗传密码和所有者的地址。 然后创建小猫,将其加入到Kitty数组,然后调用_transfer() 将其分配给它的新所有者。

                  Cool – 现在我们可以看到CryptoKitties如何将一只猫咪定义为一种数据类?#20572;?#23427;如何将所有小猫都存储在区块链中,以及如何跟踪谁拥有哪些小猫。

                  3. KittyOwnership: Kitties代?#19968;?/strong>

                  这提供了遵循ERC-721规范草案的基本不可互换令牌交易所需的方法。
                  CryptoKitties符合ERC721代币规范,这是一种不可替换的代币类?#20572;?#23427;非常适合在MMORPG中跟踪数字收集游戏(如数字扑克牌或稀有物品)的所有权。
                  关于Fungibility的说明:Ether是可互换的,因为任何5个ETH都与其他5个ETH一样好。 但是像CryptoKitties这样的是非可互换代币,并不是每只猫都是平等的,所以它们不能互相交换。
                  您可以从合约定义中看出,KittyOwnership继承了ERC721合约:

                  contract KittyOwnership is KittyBase, ERC721 {

                  而所有ERC721令牌都遵循相同的标准,所以KittyOwnership合约实现了以下功能:

                  /// @title Interface for contracts conforming to ERC-721: Non-Fungible Tokens
                  /// @author Dieter Shirley <[email protected]>(https://github.com/dete)</[email protected]>
                  contract ERC721 {
                  // Required methods
                  function totalSupply() public view returns (uint256 total);
                  function balanceOf(address _owner) public view returns (uint256 balance);
                  function ownerOf(uint256 _tokenId) external view returns (address owner);
                  function approve(address _to, uint256 _tokenId) external;
                  function transfer(address _to, uint256 _tokenId) external;
                  function transferFrom(address _from, address _to, uint256 _tokenId) external;// Events
                  event Transfer(address from, address to, uint256 tokenId);
                  event Approval(address owner, address approved, uint256 tokenId);// Optional
                  // function name() public view returns (string name);
                  // function symbol() public view returns (string symbol);
                  // function tokensOfOwner(address _owner) external view returns (uint256[] tokenIds);
                  // function tokenMetadata(uint256 _tokenId, string _preferredTransport) public view returns (string infoUrl);

                  // ERC-165 Compatibility (https://github.com/ethereum/EIPs/issues/165)
                  function supportsInterface(bytes4 _interfaceID) external view returns (bool);
                  }

                   

                  由于这些方法是公开的,这就为用户提供了一个标准的方式来与CryptoKitties令牌进行交互,就像他们与任何其他ERC721令牌进行交互一样。 您可以通过直接与以太坊区块链上的CryptoKitties合约进行交互,而不必通过他们的Web界面来将您的代?#26131;?#35753;给其他人,所以从这个意义上说,您真的拥有自己的小猫。 (除非CEO暂停合约)。

                  我不会解?#20102;?#26377;这些方法的实现,但是你可以在EthFiddle上查看它们(搜索“KittyOwnership?#20445;?/p>

                  4. KittyBreeding:猫的繁殖

                  这个文件包含了将猫一起繁殖所必需的方法,包括跟踪繁?#31243;?#20379;者,并依靠外部基因组合合约。
                  “外部基因组合合约?#20445;╣eneScience)存储在一个不是开源的单独合约中。
                  KittyBreeding 合约包含一个方法,让CEO设置这个外部基因组合约地址:

                  /// @dev Update the address of the genetic contract, can only be called by the CEO.
                  /// @param _address An address of a GeneScience contract instance to be used from this point forward.
                  function setGeneScienceAddress(address _address) external onlyCEO {
                  GeneScienceInterface candidateContract = GeneScienceInterface(_address);// NOTE: verify that a contract is what we expect – https://github.com/Lunyr/crowdsale-contracts/blob/cfadd15986c30521d8ba7d5b6f57b4fefcc7ac38/contracts/LunyrToken.sol#L117
                  require(candidateContract.isGeneScience());// Set the new contract address
                  geneScience = candidateContract;
                  }

                  他们这样做是为了让游戏变得不那么容易 – 如果你能够读懂一只小猫的DNA是如何确定的,那么就知道为了得到一只“奇特的猫”而跟哪只猫繁殖会容易得多。
                  这个外部 geneScience合约之后会在theGiveBirth() 函数(我们稍后会看到)中使用,以确定新猫的DNA。
                  现在让我们看看当两只猫在一起时会发生什么:

                  /// @dev Internal utility function to initiate breeding, assumes that all breeding
                  /// ?requirements have been checked.
                  function _breedWith(uint256 _matronId, uint256 _sireId) internal {
                  // Grab a reference to the Kitties from storage.
                  Kitty storage sire = kitties[_sireId];
                  Kitty storage matron = kitties[_matronId];// Mark the matron as pregnant, keeping track of who the sire is.
                  matron.siringWithId = uint32(_sireId);// Trigger the cooldown for both parents.
                  _triggerCooldown(sire);
                  _triggerCooldown(matron);

                  // Clear siring permission for both parents. This may not be strictly necessary
                  // but it’s likely to avoid confusion!
                  delete sireAllowedToAddress[_matronId];
                  delete sireAllowedToAddress[_sireId];

                  // Every time a kitty gets pregnant, counter is incremented.
                  pregnantKitties++;

                  // Emit the pregnancy event.
                  Pregnant(kittyIndexToOwner[_matronId], _matronId, _sireId, matron.cooldownEndBlock);
                  }

                  这个函数需要母亲和父亲的ID,在kitties数组中查找它们,并将母亲上的siringWithId设置为父亲的ID。 (当siringWithId不为零时,表示母亲怀孕)。
                  它也执行父母双方的triggerCooldown函数,这会使他们在一段时间内不能再一次繁殖。
                  接下来,有一个公开的 giveBirth() 函数 创建一个新的猫:

                  /// @notice Have a pregnant Kitty give birth!
                  /// @param _matronId A Kitty ready to give birth.
                  /// @return The Kitty ID of the new kitten.
                  /// @dev Looks at a given Kitty and, if pregnant and if the gestation period has passed,
                  /// ?combines the genes of the two parents to create a new kitten. The new Kitty is assigned
                  /// ?to the current owner of the matron. Upon successful completion, both the matron and the
                  /// ?new kitten will be ready to breed again. Note that anyone can call this function (if they
                  /// ?are willing to pay the gas!), but the new kitten always goes to the mother’s owner.
                  function giveBirth(uint256 _matronId)
                  external
                  whenNotPaused
                  returns(uint256)
                  {
                  // Grab a reference to the matron in storage.
                  Kitty storage matron = kitties[_matronId];// Check that the matron is a valid cat.
                  require(matron.birthTime != 0);// Check that the matron is pregnant, and that its time has come!
                  require(_isReadyToGiveBirth(matron));

                  // Grab a reference to the sire in storage.
                  uint256 sireId = matron.siringWithId;
                  Kitty storage sire = kitties[sireId];

                  // Determine the higher generation number of the two parents
                  uint16 parentGen = matron.generation;
                  if (sire.generation > matron.generation) {
                  parentGen = sire.generation;
                  }

                  // Call the sooper-sekret gene mixing operation.
                  uint256 childGenes = geneScience.mixGenes(matron.genes, sire.genes, matron.cooldownEndBlock – 1);

                  // Make the new kitten!
                  address owner = kittyIndexToOwner[_matronId];
                  uint256 kittenId = _createKitty(_matronId, matron.siringWithId, parentGen + 1, childGenes, owner);

                  // Clear the reference to sire from the matron (REQUIRED! Having siringWithId
                  // set is what marks a matron as being pregnant.)
                  delete matron.siringWithId;

                  // Every time a kitty gives birth counter is decremented.
                  pregnantKitties–;

                  // Send the balance fee to the person who made birth happen.
                  msg.sender.send(autoBirthFee);

                  // return the new kitten’s ID
                  return kittenId;
                  }

                  代码是非常明显的。 基本上,代码首先执行一些检查,看看母亲是否准备好生孩子。 然后使用geneScience.mixGenes()确定孩子的基因,将新基因的所有权分配给母亲,然后调用我们在KittyBase中的函数_createKitty()。

                  请注意,geneScience.mixGenes()函数是一个黑匣子,因为该合约是闭源的。 所以我们实际上并不知道孩子的基因是如何决定的,但我们知道这是母亲基因和父亲基因的功能,还有母亲的cooldownEndBlock。

                  5. KittyAuctions: 买卖和繁殖服务(出台)

                  在这里,我们有公开的方法来拍卖猫或招标猫或繁殖猫。 实际的拍卖功能是在两个?#20540;?#21512;约(一个用于买卖,一个用于繁殖)?#20889;?#29702;的,而拍卖的创建和投标主要是通过核心合约。

                  根据开发者的说法,他们将这个拍卖功能分为“?#20540;堋?#21512;约,是因为“他们的逻辑有点复杂,总是存在微妙的bug风险。 通过保留它们自己的合约,我们可以升级它们而不会中断追踪小猫所有权的主合约。“
                  因此,这个KittyAuctions合约包含函数setSaleAuctionAddress() 和setSiringAuctionAddress(),像 setGeneScienceAddress() 只能由CEO调用,并设?#20040;?#29702;这些函数的外部合约的地址。

                  注意:“Siring”指的是把你的猫拉出来 – 把它拍卖,在那里另一个用户可以付钱给你以太,让你的猫与他们一起繁殖。哈哈。

                  这意味着,即使CryptoKitties合约本身是不?#26432;?#30340;,首席执行官也可以灵活地改变这些拍卖合约的地址,从而改变拍卖规则。 同样,不一定是坏事,因为有时候开发人员需要修正bug,但是这是要注意的事情。

                  我不打算详细讨论如何处理拍卖?#32479;?#20215;逻辑,以防止这篇文章过长(已经够长了!),但是您可以在EthFiddle中查看代码(搜索KittyAuctions)。

                  6. KittyMinting: 创世猫工厂

                  最后一个方面包含我们?#32654;创?#24314;新的gen0猫的功能。 我们最多可以制作5000只可以赠送的“营销”猫(在社区初期的时候尤为重要),其他所有的猫只能通过算法确定的起始价格创建,然后立即?#24230;?#25293;卖。 不管它们是如何创造的,都有50k gen0猫的硬?#32422;?#38480;。 之后,社群就要繁殖,繁殖,繁殖!

                  合约能够创建的promo cats和gen0 cat的数量在这里是硬编码的:

                  uint256 public constant PROMO_CREATION_LIMIT = 5000;
                  uint256 public constant GEN0_CREATION_LIMIT = 45000;

                  这里是“COO”可以创建营销小猫和gen0小猫的代码:

                  /// @dev we can create promo kittens, up to a limit. Only callable by COO
                  /// @param _genes the encoded genes of the kitten to be created, any value is accepted
                  /// @param _owner the future owner of the created kittens. Default to contract COO
                  function createPromoKitty(uint256 _genes, address _owner) external onlyCOO {
                  address kittyOwner = _owner;
                  if (kittyOwner == address(0)) {
                  kittyOwner = cooAddress;
                  }
                  require(promoCreatedCount < PROMO_CREATION_LIMIT);promoCreatedCount++;
                  _createKitty(0, 0, 0, _genes, kittyOwner);
                  }/// @dev Creates a new gen0 kitty with the given genes and
                  /// ?creates an auction for it.
                  function createGen0Auction(uint256 _genes) external onlyCOO {
                  require(gen0CreatedCount < GEN0_CREATION_LIMIT);

                  uint256 kittyId = _createKitty(0, 0, 0, _genes, address(this));
                  _approve(kittyId, saleAuction);

                  saleAuction.createAuction(
                  kittyId,
                  _computeNextGen0Price(),
                  0,
                  GEN0_AUCTION_DURATION,
                  address(this)
                  );

                  gen0CreatedCount++;
                  }

                  所以通过createPromoKitty(),看起来COO可以用任何他想要的基因创建一个新的kitty,然后发送给任何他想要给的人(最多5000个kitty)。 我猜测他们是为了早期测试者,朋友和家人,为了促销目的而赠送免费的小猫咪等?#21462;?br /> 但是这也意味着你的猫可能并不像你想象的那样独一无二,因为他可能会有5000个相同的副本!
                  对于createGen0Auction(),COO也提供新基因的遗传密码。 但不是将其分配给特定的人的地址,而是创建一个用户可以出价购买小猫的拍卖。

                  7. KittyCore: 主合约

                  这是主要的CryptoKitties合约,编译和运行在以太坊区块链上。 这份合约把所有东西联系在一起。
                  由于继承结构,它继承了我们之前所看到的所有合约,并增加了几个最终的方法,就像这个使用ID来获取所有的Kitty数据的函数:

                  /// @notice Returns all the relevant information about a specific kitty.
                  /// @param _id The ID of the kitty of interest.
                  function getKitty(uint256 _id)
                  external
                  view
                  returns (
                  bool isGestating,
                  bool isReady,
                  uint256 cooldownIndex,
                  uint256 nextActionAt,
                  uint256 siringWithId,
                  uint256 birthTime,
                  uint256 matronId,
                  uint256 sireId,
                  uint256 generation,
                  uint256 genes
                  ) {
                  Kitty storage kit = kitties[_id];// if this variable is 0 then it’s not gestating
                  isGestating = (kit.siringWithId != 0);
                  isReady = (kit.cooldownEndBlock <= block.number);
                  cooldownIndex = uint256(kit.cooldownIndex);
                  nextActionAt = uint256(kit.cooldownEndBlock);
                  siringWithId = uint256(kit.siringWithId);
                  birthTime = uint256(kit.birthTime);
                  matronId = uint256(kit.matronId);
                  sireId = uint256(kit.sireId);
                  generation = uint256(kit.generation);
                  genes = kit.genes;
                  }

                  这是一个公共方法,它返回区块链中特定小猫的所有数据。 我想这是他们的Web服务器在网站上显示的猫的查询。

                  等等…我没有看到任何图像数据。 什么决定了小猫的样子?

                  从上面的代码可以看出,一个“小猫”基本上归结为一个256位的无符号整数,代表其遗传密码。

                  Solidity合约代码中没有任何内容存储猫的图像或其描述,或者确定这个256位整数的实际含义。 该遗传密码的解释发生在CryptoKitty的网络服务器上。

                  所以虽然这是区块链上游戏的一个非常聪明的演示,但实际上并不是100%的区块链。 如果将来他们的网站被脱机,除非有人备份了所有的图像,否则只剩下一个毫无意义的256位整数。

                  在合约代码中,我?#19994;?#20102;一个名为ERC721Metadata的合约,但它永远不会被用于任何事情。 所以我的猜测是,他们最初计划将所有内容都存储在区块链中,但之后却决定不要这么做(在Ethereum?#20889;?#20648;大量数据的代价太高),所以他们最?#25307;?#35201;将其存储在Web服务器上。

                  总结一下:

                  • 小猫如何表现为数据
                  • 现存的所有小猫如何存储在一个智能合约中,以及如何跟踪谁拥有什么
                  • gen0小猫如何生产
                  • 小猫如何在一起繁殖,形成新的小猫

                  如若转载,请注明出处:http://www.sjdya.icu/2018/03/322983/

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