模块化开发是大型合约系统不可或缺的组成部分。本课简单剖析 Solidity 中的继承（Inheritance）、接口（Interface）、抽象合约（Abstract Contract）等关键机制，帮你在合约系统中正确地拆分职责、重用逻辑、规范合约交互，而不是简单复制粘贴。

一、继承（Inheritance）

继承是 Solidity 的核心语言特性之一。它允许你将多个合约组织在一起形成层级结构，子合约可以继承父合约的状态变量、函数、事件和修饰器（modifier）。

继承语法：

contract Parent {
    string public name = "parent";
}

contract Child is Parent {
    function getName() public view returns (string memory) {
        return name;
    }
}

这里 Child 自动继承了 Parent 中的 name 状态变量。

二、构造函数的继承与初始化顺序

Solidity 支持显式传参给父合约的构造函数：

contract A {
    uint public x;
    constructor(uint _x) {
        x = _x;
    }
}

contract B is A {
    constructor() A(42) {}
}

多重继承时的初始化顺序：

contract A {
    constructor() { /* A init */ }
}
contract B is A {
    constructor() A() { /* B init */ }
}
contract C is A, B {
    constructor() A() B() {}
}

初始化顺序遵循继承声明顺序，不是构造函数中的调用顺序。

三、函数重写：virtual 和 override

如果你希望某个函数可以被子合约覆盖（重写），你必须在父合约中标记为 virtual。子合约中实现该函数时必须使用 override。

contract Base {
    function foo() public pure virtual returns (string memory) {
        return "Base";
    }
}

contract Derived is Base {
    function foo() public pure override returns (string memory) {
        return "Derived";
    }
}

多重继承时需指定 override 的所有来源：

contract A {
    function bar() public pure virtual returns (string memory) {
        return "A";
    }
}

contract B {
    function bar() public pure virtual returns (string memory) {
        return "B";
    }
}

contract C is A, B {
    function bar() public pure override(A, B) returns (string memory) {
        return "C";
    }
}

四、抽象合约（Abstract Contract）

当合约包含至少一个未实现的函数（即不提供函数体），它就变成了抽象合约。

abstract contract Animal {
    function speak() public view virtual returns (string memory);
}

抽象合约不能被部署，必须由继承它的合约来实现所有未实现函数：

contract Dog is Animal {
    function speak() public pure override returns (string memory) {
        return "Woof!";
    }
}

抽象合约非常适合做模板、接口的默认实现等用途。

五、接口（Interface）

接口定义了一组标准的函数签名，用于合约之间通信时的约定。与抽象合约不同的是：

  • 所有函数必须是 external
  • 不允许有状态变量和实现逻辑
  • 不允许构造函数
  • 可用于调用链上已部署合约的 ABI
interface IERC20 {
    function transfer(address to, uint256 value) external returns (bool);
    function balanceOf(address owner) external view returns (uint256);
}

使用示例：

IERC20 token = IERC20(tokenAddress);
token.transfer(msg.sender, 1000);

六、组合 vs 继承 vs 接口：模块化选择建议

场景 使用模式 理由与优势
重用通用逻辑或变量 继承 降低代码重复率，可共用函数、状态等
动态组合、插拔式模块（如插件） 组合 解耦更彻底，适合通过部署地址传入外部依赖
合约之间通信或依赖 接口 减少依赖方对实现方的了解程度，便于升级和替换
多模块逻辑共用一份代码 抽象合约 提供默认行为或统一接口逻辑的模板式架构

七、Foundry 实战测试：继承逻辑

src/Base.sol

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract Base {
    function value() public pure virtual returns (uint256) {
        return 1;
    }
}

src/Child.sol

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

import "./Base.sol";

contract Child is Base {
    function value() public pure override returns (uint256) {
        return 2;
    }
}

test/Inherit.t.sol:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

import "forge-std/Test.sol";
import "../src/Child.sol";

contract InheritTest is Test {
    function testOverrideValue() public {
        Child child = new Child();
        assertEq(child.value(), 2);
    }
}

执行测试：

➜  counter git:(main) ✗ forge test --match-path test/Inherit.t.sol -vvv
[⠊] Compiling...
[⠒] Compiling 3 files with Solc 0.8.30
[⠑] Solc 0.8.30 finished in 506.50ms
Compiler run successful!

Ran 1 test for test/Inherit.t.sol:InheritTest
[PASS] testOverrideValue() (gas: 71422)
Suite result: ok. 1 passed; 0 failed; 0 skipped; finished in 1.70ms (458.38µs CPU time)

Ran 1 test suite in 215.73ms (1.70ms CPU time): 1 tests passed, 0 failed, 0 skipped (1 total tests)

八、多重继承冲突与线性化（C3 Linearization）

Solidity 使用 C3 线性化规则解决多重继承路径冲突，声明顺序决定调用顺序。

src/Inheritance.sol:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.24;

contract A {
    event Log(string msg);

    constructor() {
        emit Log("A initialized");
    }
}

contract B is A {
    constructor() {
        emit Log("B initialized");
    }
}

contract C is A {
    constructor() {
        emit Log("C initialized");
    }
}

contract D is B, C {
    constructor() {
        emit Log("D initialized");
    }
}

test/InheritanceTest.t.sol:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.24;

import "forge-std/Test.sol";
import "../src/Inheritance.sol";

contract InheritanceTest is Test {
    function testInitOrder() public {
        vm.recordLogs();
        D d = new D();

        Vm.Log[] memory entries = vm.getRecordedLogs();
        for (uint i = 0; i < entries.length; i++) {
            emit log(string(entries[i].data));
        }
    }
}

执行结果：

➜  counter git:(main) ✗ forge test --match-path test/InheritanceTest.t.sol -vvv
[⠊] Compiling...
[⠒] Compiling 5 files with Solc 0.8.30
[⠑] Solc 0.8.30 finished in 520.22ms
Compiler run successful with warnings:
Warning (2072): Unused local variable.
  --> test/InheritanceTest.t.sol:10:9:
   |
10 |         D d = new D();
   |         ^^^


Ran 1 test for test/InheritanceTest.t.sol:InheritanceTest
[PASS] testInitOrder() (gas: 75328)
Logs:
A initialized
B initialized
C initialized
D initialized

Suite result: ok. 1 passed; 0 failed; 0 skipped; finished in 4.21ms (760.88µs CPU time)

Ran 1 test suite in 200.50ms (4.21ms CPU time): 1 tests passed, 0 failed, 0 skipped (1 total tests)

九、总结

  • 继承是一种结构化组织代码的方式，适用于复用状态和逻辑
  • 抽象合约与接口有助于构建灵活可扩展的架构
  • 接口是与外部世界交互的标准桥梁
  • 多重继承需小心管理重写顺序和构造顺序

十、扩展：什么是 C3 Linearization？

C3 Linearization 是一种算法，用于解决多重继承中的方法解析顺序（MRO，Method Resolution Order），即当一个合约继承了多个父合约时，编译器如何确定哪个父合约的函数/构造函数先执行或使用。

它的目标是生成一个线性、有序、无重复的父类列表，用于：

  • 决定构造函数的执行顺序；
  • 决定函数调用的搜索顺序（比如 super.foo() 调用哪一个版本）；
  • 解决菱形继承（diamond inheritance）冲突。

C3 Linearization 规则

给定一个继承链，比如：

contract A {}
contract B is A {}
contract C is A {}
contract D is B, C {}

计算 D 的线性化顺序 L(D) 的规则如下：

L(D) = [D] + merge(L(B), L(C), [B, C])

其中 + 表示连接，merge 是核心算法，它按如下方式合并多个列表（线性化链 + 当前继承顺序）：

  1. 每次从各个列表的头部选出第一个类；
  2. 选择那个不在任何其他列表的尾部（即后续）中出现的类；
  3. 将它添加到结果中并从所有列表中移除；
  4. 重复，直到所有列表为空。

如果不能找到这样的类，说明继承存在冲突（比如循环继承），编译报错。

例子：解释上面的 D is B, C

contract A {}
contract B is A {}
contract C is A {}
contract D is B, C {}

计算线性化顺序如下：

Step 1: 单独计算每个类的线性化结果

L(A) = [A]
L(B) = [B] + merge(L(A), [A]) = [B, A]
L(C) = [C] + merge(L(A), [A]) = [C, A]

Step 2: 计算 D

L(D) = [D] + merge(L(B), L(C), [B, C])
     = [D] + merge([B, A], [C, A], [B, C])

使用 merge：

  • B 是第一个候选项，不出现在任何其他列表的尾部（C 和 A），所以 B 合法。
  • 移除 B：→ [A], [C, A], [C]
  • C 是合法的头（不出现在其他尾部）→ 添加 C
  • 移除 C：→ [A], [A], []
  • A 是合法的头 → 添加 A
  • 所有列表为空

最终：L(D) = [D, B, C, A]

下一课预告

第 9 课：Solidity 事件与日志机制 —— 合约世界的 printf 与事件监听基础

孟斯特

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