day9. Solidity基本文法 – 参照型・マッピング型 – 

参照型とは、値そのものではなく、その値が格納されているメモリ位置を指す型です。値型では変数に直接データの値が格納されるのに対して、変数には格納されている位置への参照のみが保存されています。
参照型は、データのメモリ上の位置を保持するため、データの大きさに関係なくメモリの使用を最適化することができます。
マッピング型は、キーと値のペアを格納するデータ構造です。

配列型

array（配列型）は、同じ型の要素を連続して格納するデータ構造です。Solidityのarrayには固定長と可変長の2種類があります。可変長arrayは要素の追加や削除が可能で、固定長arrayは要素数が固定されています。

次の例では、fruitsは可変長の配列、fixedNumbersは固定長の配列です。配列は、push()、pop()という関数で要素を追加したり、削除したりすることができます。

string[] fruits = ["banana", "apple", "strawberry"]; // 可変長
uint[3] fixedNumbers = [1, 2, 3]; // 固定長

function processSomething() {
  fruits.pop(); // popにより、最後に追加された要素が削除される
  fruits.push("peach"); // 可変長は要素を追加することができる
  uint length = fruits.length; // lengthにより要素の数が取得できる
  uint secondElement = fixedNumbers[1]; // 配列[i]でi番目の要素が取得できる
}

構造体

struct（構造体）は複数の異なる型の変数をまとめて管理するために使用されます。structは独自のデータ型を定義することができ、1つの変数で複数の値を扱えるようになります。

次の例では、複数の属性情報を持つ人物の情報をまとめて管理するために、Personというstruct型を定義しています。Personは、nameとbalance（残高）という異なるデータ型である２つの変数を持っており、これはメンバ変数と呼ばれます。
Person型の変数の例として、onePersonとanotherPersonの2つの変数が定義されていますが、それぞれ初期化方法が異なる点に注意しましょう（いずれも有効な初期化方法です）。

struct Person {
  string name;
  uint256 balance;
}

Person onePerson = Person("Tanaka", 1e18); // 1e18 = 1000000000000000000 (0が18個）
Person anotherPerson;

function processSomething() {
  anotherPerson.name = "Sato";
  anotherPerson.balance = 2e18;
}

マッピング型

mapping（マッピング型）は、キーと値のペアを格納するデータ構造です。キーを指定することで速やかに値を検索（取得）することができます（データベースのテーブルのようなイメージで、キーはインデックスをイメージすると分かりやすいです）。

次の例のaddressToPersonは、address型とPerson型（前述のstructの例）を紐付けるマッピング型の変数です。アドレスと人の情報を紐づけて保存するために使う変数です。
6, 7行目の記述によって、mappingに紐づけが記録されます。

mapping(address => Person) addressToPerson;
address oneAddress = 0x551af3f6A226a62BCb27f08B42401bd5629f2E44;
address anotherAddress = 0x0a011ABbCc1Ba8f82eF2c7490f8FD91cb35dBF62;

function processSomething() {
  addressToPerson[oneAddress] = onePerson;
  addressToPerson[anotherAddress] = anotherPerson;
}

データ配置場所

“data location”（データ配置場所）は、配列、構造体などの参照型のデータについて、保存する場所を明示するための記述です。保存場所としては、storage, memory, calldataの３つがあります。

変数を定義する際には、上記のいづれかを意識する必要があります。利用するデータ配置場所によって、ガス代も異なり、高い順に、storage > memory > calldata となります（永続的にデータを保存するstorageが最もコストが高い）。つまり、変数定義においては、ガス代を意識して定義する必要があるということになります。

※ EVMが管理している（アクセスできる）領域という意味では他にもスタック（関数実行の際に利用される一時領域）、ソースコード内やログ領域があります。例えば、後の章で記載するイベントはログ領域に保存されます。

storage

storageは永続的なデータの保存場所であり、スマートコントラクトのストレージ領域に格納されます。storageはブロックチェーン上で状態を保持し、トランザクション間でデータの永続性が確保されます（他の２つと違うのが永続性がある点です）。変数がstorageに格納されている場合、その値はコントラクトの実行ごとに保持されます。

次の例では、PersonStorageというコントラクトの中にaddressToPersonというマッピング変数が定義されています。このaddressToPersonはstorageです。

contract PersonStorage {
  ...
  mapping(address => Person) addressToPerson;
  ...
}

memory

memoryは一時的なデータの保存場所であり、関数の実行中に使用されます。memoryは関数の実行が終了すると破棄され、データは消失します。memoryは動的に割り当てられたデータや一時的な変数、関数のローカル変数など、実行時に必要なデータを保持するために使用されます。

次の例では、関数の引数（後述）として、numbersという配列を定義していますが、これは関数内だけで使われる想定なので、memoryが適切です。memoryなので、値の変更等も必要であれば可能です。

contract PersonStorage {
  ...
  function sumUp(uint[] memory numbers) {
    uint sum = 0;
    for (uint i = 0; i < numbers.length; i++) {
      sum += numbers[i];
    }
    ...
  }
}

calldata

calldataは読み取り専用のデータ領域で、外部からスマートコントラクトに渡される引数や、外部からのトランザクションデータがcalldata内に格納されます。calldata内のデータは変更できません。

次の例では、引数にuserAddress（ユーザーのアドレス）を定義し、アドレスから該当のユーザーの残高を取得し、それをbalanceというmemory型の変数に入れています。

contract PersonStorage {
  ...
  function getBalanceOf(address[] calldata addressArray) {
    uint256 sum = 0;
    // addressArray[0] = 0x551af3f6A226a62BCb27f08B42401bd5629f2E44; // 読み取り専用なのでこれはダメ
    for (uint i = 0; i < addressArray.length; i++) {
      sum += addressToPerson[addressArray[i]].balance;
    }
    ...
  }
}

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