Arbitrum Stylus 合约实战：Rust 实现 ERC20-海口c网

在《Arbitrum Stylus 深入解析与 Rust 合约部署实战》篇中，我们深入探讨了 Arbitrum Stylus 的核心技术架构，包括其 MultiVM 机制、Rust 合约开发环境搭建，以及通过 cargo stylus 实现简单计数器合约的部署与测试。Stylus 作为 Arbitrum Nitro 的升级，允许开发者使用 Rust、C++ 等语言编写高效的 WebAssembly（WASM）合约，显著降低了 Gas 成本并提升了性能。本文将更进一步，使用 Rust 在 Stylus 上实现 ERC20 标准合约，并在 Arbitrum Sepolia 上完成部署实战，带您从代码到上链一步到位

1. 前置准备：开发环境与工具链

在开始编写 ERC20 合约之前，确保开发环境已正确配置，在我的《Arbitrum Stylus 深入解析与rust合约部署实战》中，已经有这段内容了，也可以移步到那里先配置好环境：

Rust 工具链：安装 Rust 和 Cargo

curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh
source $HOME/.cargo/env

cargo-stylus 是 Stylus 合约开发的 CLI 工具，用于编译、检查和部署

cargo install --force cargo-stylus

WASM (WebAssembly) 设置 WASM 作为 Rust 编译器的构建目标，可以看到这里执行的第三个和第四个命令有重叠的地方，官方文档是只需要执行第四个命令，但是经过我的实践，有可能会报错，提示说需要执行第三个命令，看过我上一篇《Arbitrum Stylus 深入解析与rust合约部署实战》的观众就会知道有这个问题，所以为了保险起见，这里一并执行了

rustup install 1.81
rustup default 1.81
rustup target add wasm32-unknown-unknown
rustup target add wasm32-unknown-unknown --toolchain 1.81

安装好docker并启动

2. ERC20 合约：设计与实现

ERC20 是代币标准，支持转账、余额查询等功能，关于ERC协议，我会专门出一期来讲，这里就不展开讲了。这里我们将实现一个简单的 ERC20 代币，我们先来创建项目：

cargo stylus new stylus-tokens

然后在 vscode 中打开项目，我是在 wsl 中，直接执行 code . 就OK。然后，我们修改rust-toolchain.toml 中的版本为 1.81.0

接下来我们在src 下面创建 erc20.rs 文件，并复制或者手敲一遍我给的代码，在代码中，每一行我都加上了详细的注释：

// 引入 alloc 模块中的 String 类型，用于动态字符串
use alloc::string::String;
// 引入 alloy_primitives 库中的 Address 和 U256 类型，用于处理以太坊地址和256位无符号整数
use alloy_primitives::{Address, U256};
// 引入 alloy_sol_types 库中的 sol 宏，用于定义 Solidity 风格的数据结构和事件
use alloy_sol_types::sol;
// 引入 PhantomData，用于在泛型中占位，标记类型但不实际存储数据
use core::marker::PhantomData;
// 引入 stylus_sdk 的 msg evm 和 prelude 模块，提供以太坊虚拟机交互和消息处理功能
use stylus_sdk::{evm, msg, prelude::*};// 定义 Erc20Params 特质，用于指定 ERC20 代币的静态参数
pub trait Erc20Params {const NAME: &'static str; // 代币名称，静态字符串const SYMBOL: &'static str; // 代币符号，静态字符串const DECIMALS: u8; // 代币小数位数
}// 使用 sol_storage 宏定义 Solidity 风格的存储结构
sol_storage! {// 定义泛型结构体 Erc20，T 需实现 Erc20Params 特质pub struct Erc20<T> {// 地址到余额的映射，存储每个地址的代币余额mapping(address => uint256) balances;// 地址到授权额度的映射，记录每个地址对其他地址的代币授权mapping(address => mapping(address => uint256)) allowances;// 代币总供应量uint256 total_supply;// 占位符，确保泛型 T 被使用但不占用存储空间PhantomData<T> phantom;}
}// 使用 sol 宏定义 Solidity 风格的事件和错误
sol! {// 定义 Transfer 事件，记录代币转账信息event Transfer(address indexed from, address indexed to, uint256 value);// 定义 Approval 事件，记录代币授权信息event Approval(address indexed owner, address indexed spender, uint256 value);// 定义错误：余额不足error InsufficientBalance(address from, uint256 have, uint256 want);// 定义错误：授权额度不足error InsufficientAllowance(address owner, address spender, uint256 have, uint256 want);
}// 标记 Erc20Error 为 Solidity 风格的错误类型
#[derive(SolidityError)]// 定义 ERC20 错误枚举
pub enum Erc20Error {// 余额不足错误InsufficientBalance(InsufficientBalance),// 授权额度不足错误InsufficientAllowance(InsufficientAllowance),
}// 为 Erc20 结构体实现方法，T 需实现 Erc20Params 特质
impl<T: Erc20Params> Erc20<T> {// 内部转账函数，执行代币转账逻辑pub fn _transfer(&mut self, from: Address, to: Address, value: U256) -> Result<(), Erc20Error> {// 获取发送者余额的 setterlet mut sender_balance = self.balances.setter(from);// 获取发送者的当前余额let old_sender_balance = sender_balance.get();if old_sender_balance < value {// 检查发送者余额是否足够return Err(Erc20Error::InsufficientBalance(InsufficientBalance {// 返回余额不足错误from,                     // 发送者地址have: old_sender_balance, // 当前余额want: value,              // 所需金额}));}// 扣除发送者余额sender_balance.set(old_sender_balance - value);// 获取接收者余额的 setterlet mut to_balance = self.balances.setter(to);// 计算接收者的新余额let new_to_balance = to_balance.get() + value;// 更新接收者余额to_balance.set(new_to_balance);// 记录转账事件到 EVM 日志evm::log(Transfer { from, to, value });Ok(())}// 铸造代币函数pub fn mint(&mut self, address: Address, value: U256) -> Result<(), Erc20Error> {// 获取目标地址余额的 setterlet mut balance = self.balances.setter(address);// 计算新余额let new_balance = balance.get() + value;// 更新目标地址余额balance.set(new_balance);// 增加总供应量self.total_supply.set(self.total_supply.get() + value);// 记录铸造事件（从零地址转账）evm::log(Transfer {from: Address::ZERO, // 零地址表示铸造to: address,         // 目标地址value,               // 铸造数量});Ok(())}// 销毁代币函数pub fn burn(&mut self, address: Address, value: U256) -> Result<(), Erc20Error> {// 获取目标地址余额的 setterlet mut balance = self.balances.setter(address);// 获取当前余额let old_balance = balance.get();if old_balance < value {// 检查余额是否足够销毁return Err(Erc20Error::InsufficientBalance(InsufficientBalance {// 返回余额不足错误from: address,     // 目标地址have: old_balance, // 当前余额want: value,       // 所需销毁金额}));}// 扣除余额balance.set(old_balance - value);// 减少总供应量self.total_supply.set(self.total_supply.get() - value);// 记录销毁事件（转账到零地址）evm::log(Transfer {from: address,     // 目标地址to: Address::ZERO, // 零地址表示销毁value,             // 销毁数量});Ok(())}
}// 标记以下方法为公开，暴露给外部调用
#[public]
// 为 Erc20 实现公开方法
impl<T: Erc20Params> Erc20<T> {// 返回代币名称pub fn name() -> String {// 将静态名称转换为 StringT::NAME.into()}// 返回代币符号pub fn symbol() -> String {// 将静态符号转换为 StringT::SYMBOL.into()}// 返回代币小数位数pub fn decimals() -> u8 {// 返回静态小数位数T::DECIMALS}// 返回代币总供应量pub fn total_supply(&self) -> U256 {// 获取存储中的总供应量self.total_supply.get()}// 查询指定地址的余额pub fn balance_of(&self, owner: Address) -> U256 {// 从映射中获取余额self.balances.get(owner)}// 转账函数pub fn transfer(&mut self, to: Address, value: U256) -> Result<bool, Erc20Error> {// 调用内部转账函数，从调用者转账self._transfer(msg::sender(), to, value)?;Ok(true)}// 授权转账函数，允许 spender 从 from 地址转账pub fn transfer_from(&mut self,from: Address,to: Address,value: U256,) -> Result<bool, Erc20Error> {// 获取 from 地址的授权映射let mut sender_allowances = self.allowances.setter(from);// 获取调用者的授权额度let mut allowance = sender_allowances.setter(msg::sender());// 获取当前授权额度let old_allowance = allowance.get();// 检查授权额度是否足够if old_allowance < value {// 返回授权不足错误return Err(Erc20Error::InsufficientAllowance(InsufficientAllowance {owner: from,            // 拥有者地址spender: msg::sender(), // 花费者地址have: old_allowance,    // 当前授权额度want: value,            // 所需授权额度}));}// 扣除授权额度allowance.set(old_allowance - value);// 执行转账self._transfer(from, to, value)?;Ok(true)}// 授权函数，允许 spender 花费指定金额pub fn approve(&mut self, spender: Address, value: U256) -> bool {// 设置授权额度self.allowances.setter(msg::sender()).insert(spender, value);// 记录授权事件evm::log(Approval {owner: msg::sender(), // 授权者地址spender,              // 被授权者地址value,                // 授权金额});true}// 查询授权额度pub fn allowance(&self, owner: Address, spender: Address) -> U256 {// 从映射中获取指定授权额度self.allowances.getter(owner).get(spender)}
}

接着在 src 文件夹中创建 lib.rs：

// 条件编译属性：除非启用 export-abi 或 test 功能，否则不生成 main 函数
#![cfg_attr(not(any(feature = "export-abi", test)), no_main)]
// 引入 alloc 模块，支持动态内存分配
extern crate alloc;
// 引入 erc20 模块，包含 ERC20 代币逻辑
mod erc20;// 从 erc20 模块导入 Erc20 结构体、错误类型和参数特质
use crate::erc20::{Erc20, Erc20Error, Erc20Params};
// 引入 Address 和 U256 类型
use alloy_primitives::{Address, U256};
// 引入 stylus_sdk 的消息处理和预定义功能
use stylus_sdk::{msg, prelude::*};// 定义 StylusTokenParams 结构体，用于指定代币参数
struct StylusTokenParams;
// 为 StylusTokenParams 实现 Erc20Params 特质
impl Erc20Params for StylusTokenParams {const NAME: &'static str = "StylusToken";const SYMBOL: &'static str = "STK";// 代币小数位数：18const DECIMALS: u8 = 18;
}// 使用 sol_storage 宏定义存储结构
sol_storage! {// 标记 StylusToken 为合约入口点#[entrypoint]// 定义 StylusToken 结构体struct StylusToken {// 标记 erc20 字段为借用，继承 Erc20 功能#[borrow]// 嵌入 Erc20 结构体，使用 StylusTokenParams 参数Erc20<StylusTokenParams> erc20;}
}// 标记以下方法为公开
#[public]
// 继承 Erc20<StylusTokenParams> 的方法
#[inherit(Erc20<StylusTokenParams>)]
// 为 StylusToken 实现方法
impl StylusToken {// 铸造代币到调用者地址pub fn mint(&mut self, value: U256) -> Result<(), Erc20Error> {// 调用 Erc20 的 mint 方法self.erc20.mint(msg::sender(), value)?;Ok(())}// 铸造代币到指定地址pub fn mint_to(&mut self, to: Address, value: U256) -> Result<(), Erc20Error> {// 调用 Erc20 的 mint 方法self.erc20.mint(to, value)?;Ok(())}// 销毁调用者的代币pub fn burn(&mut self, value: U256) -> Result<(), Erc20Error> {// 调用 Erc20 的 burn 方法self.erc20.burn(msg::sender(), value)?;Ok(())}
}

接着是 main.rs 中的内容:

 // 条件编译属性：除非启用 test 或 export-abi 功能，否则不生成 main 函数
#![cfg_attr(not(any(test, feature = "export-abi")), no_main)]// 条件编译：当 test 和 export-abi 均未启用时
#[cfg(not(any(test, feature = "export-abi")))] // 禁止名称修饰，确保函数名在编译后保持不变
#[no_mangle]
// 定义空的 main 函数，用于合约入口
pub extern "C" fn main() {} // 条件编译：当启用 export-abi 功能时
#[cfg(feature = "export-abi")] 
// 定义 main 函数，用于导出 ABI
fn main() { // 调用 print_abi 函数，生成 Solidity ABI，指定许可证和 Solidity 版本stylus_tokens::print_abi("MIT-OR-APACHE-2.0", "pragma solidity ^0.8.23;"); 
}

Cargo.toml 中的配置：

[package]
name = "stylus_tokens"
version = "0.1.11"
edition = "2021"
license = "MIT OR Apache-2.0"
homepage = "https://github.com/OffchainLabs/stylus-hello-world"
repository = "https://github.com/OffchainLabs/stylus-hello-world"
keywords = ["arbitrum", "ethereum", "stylus", "alloy"]
description = "Stylus tokens example"[dependencies]
alloy-primitives = "=0.8.20"
alloy-sol-types = "=0.8.20"
mini-alloc = "0.4.2"
stylus-sdk = "0.8.0"
hex = "0.4.3"
dotenv = "0.15.0"[dev-dependencies]
tokio = { version = "1.12.0", features = ["full"] }
ethers = "2.0"
eyre = "0.6.8"[features]
export-abi = ["stylus-sdk/export-abi"]
debug = ["stylus-sdk/debug"][[bin]]
name = "stylus_tokens"
path = "src/main.rs"[lib]
crate-type = ["lib", "cdylib"][profile.release]
codegen-units = 1
strip = true
lto = true
panic = "abort"
opt-level = "s"

3. 合约部署上链并mint代币

一切准备就绪之后，我们来编译并且在链上验证我们的代码：

cargo stylus check -e https://sepolia-rollup.arbitrum.io/rpc

我们将一些参数导出成变量

export ARB_RPC_URL=https://sepolia-rollup.arbitrum.io/rpc
export PRIVATE_KEY=你的私钥

然后我们可以来估算部署合约所需的 gas，这一个步骤不是必需的：

cargo stylus deploy --endpoint=$ARB_RPC_URL --private-key=$PRIVATE_KEY --estimate-gas

OK，开始部署：

cargo stylus deploy --endpoint=$ARB_RPC_URL --private-key=$PRIVATE_KEY

到这里已经部署成功，可以看到合约地址与交易hash，接下来我们开始铸造代币，如果你没有安装 foundry，(foundry 我会出一期详细的教程)，请参考我的《Arbitrum Stylus 深入解析与rust合约部署实战》中的方式，导出ABI，然后在 remix 中去操作，这里我使用 foundry cast 命令去mint 代币:

cast send --rpc-url $ARB_RPC_URL --private-key $PRIVATE_KEY 0xb032fb53175b9c24ac157f4a7896ad200fd93468 "mint(uint256)" 100000000000000000000000000

可以看到我成功mint了一亿枚代币，因为有18位小数，所以在你想要mint的数量后面，再加上18个0，0xb032fb53175b9c24ac157f4a7896ad200fd93468 是合约的地址，到时候替换成你们部署成功的合约地址，我们去钱包导入代币，看看代币有没有到账：

可以看到我们代币已经到账了，接下来演示使用命令查看某个地址的代币余额：

OK，如果你走到了这里，恭喜你，你已经完成了使用 Rust 在 Stylus 上实现 ERC20 合约，重复是最好的老师，希望大家多多练习，后面我也会继续更新系列教程，我是红烧6，关注我，带你上车 web3！

Arbitrum官方文档：官方文档

stylus 官方示例：stylus-by-example

代码仓库：stylus-tokens