从编程措辞表现或者运行环境考虑，智能合约可以分为脚本型、图灵完备型、可验证合约型三种。

比特币系统可以许可通过编写基于堆栈的操作码（Opcode）来实现大略的交易逻辑，比如改变比特币花费的条件条件，这个别系称为比特币脚本系统。
以太坊供应一种基于图灵完备措辞的智能合约平台，也是最早的图灵完备智能合约。

以太坊系统供应以太坊虚拟机（EVM），合约代码在EVM内部运行。
以太坊用户利用特定措辞编写智能合约代码，并编译成EVM字节码运行。
超级账本供应另一种图灵完备智能合约，它在Docker容器环境中运行措辞无关的智能合约，即智能合约代码可以利用任何编程措辞进行编写，之后被编译器编译并打包进Docker镜像，以容器作为运行环境。

随着波卡多链系统的发展，开拓者针对跨链互操作的智能合约设计了新的开拓措辞。
比如波卡的TrustBase项目供应了基于Substrate框架、兼容WebAssembly（WASM）虚拟机的智能合约开拓系统，并自主研发了全新的易用措辞Subscript，开拓波卡原生完备智能合约。

本文将比拟特币、以太坊和波卡区块链中的智能合约主流开拓措辞进行梳理阐述。
从最初的比特币脚本措辞到如今的Subscript，读者得以窥见智能合约措辞的发展脉络。

这是一种基于堆栈的逆波兰式大略实行措辞，它用于编写比特币交易中未花费交易输出（UTXO）的锁定脚本（LockingScript）和解锁脚本（UnlockingScript）。
锁定脚本确定了花费输出所须要的条件，而解锁脚本用来知足UTXO上锁定脚本所确定的条件，解锁并支付。
当一条交易被实行时，每个UTXO的解锁脚本和锁定脚本同时实行，根据实行结果（true／false）来剖断该笔交易是否知足支付条件。

比特币脚本措辞被设计得非常大略，类似于嵌入式装置，仅可在有限的范围内实行，可做较大略的处理。
脚本指令被称为操作码，分为常量、流程掌握、栈操作、算术运算、位运算、密码学运算、保留字等。
后文中提及的OP-DUP等属于栈操作指令。
脚本是非图灵完备的措辞，包含的操作码不具备循环和繁芜的流掌握功能，仅可实行有限的次数，避免了因编写轻忽等缘故原由导致的无限循环或其他类型的逻辑炸弹。
比特币脚本这种有限的实行环境和大略的实行逻辑，有利于对可编程货币的安全性进行验证，能够防止形成脚本漏洞而被恶意攻击者所利用。

比特币系统处理的大多数交易花费都是由“付款年夜公钥哈希（P2PKH）”脚本锁定的输出，即锁定脚本中包含一个公钥的哈希值（比特币地址），解锁时通过包含公钥和对应私钥所创建的数字署名的脚本来验证。
例如，用户A向用户B支付一笔交易，锁定脚本可以表示为：

OP＿DUPOP＿HASH160〈BPublicKeyHASH〉OP＿EQUALVERIFYOP＿CHECKSIG

个中，BPublicKeyHASH为用户B的公钥的哈希。
当用户B解锁该笔交易时，利用包含Ｂ的数字署名和公钥的解锁脚本：

〈BSignature〉〈BPublicKey〉

比特币系统中的节点把解锁脚本与锁定脚本组合，形成验证脚本：

〈BSignature〉〈BPublicKey〉OP＿DUPOP＿HASH160

〈BPublicKeyHASH〉OP＿EQUALVERIFYOP＿CHECKSIG

该验证脚本被放入堆栈中实行，输出结果决定着交易的有效性。

由于比特币等脚本措辞不具备图灵完备性，编写的智能合约交易模式非常有限，只能用于虚拟货币类运用，因此VitalikButerin推出了支持图灵完备措辞的以太坊智能合约平台。
以太坊供应了智能合约专用开拓措辞，其他系统或平台大多采取通用编程措辞。

目前，以太坊供应了２种编程措辞：Serpent和Solidity。
Solidity在语法上类似于JavaScript，也因此太坊官方推举的智能合约编程措辞，它具有详细的开拓文档；Serpent措辞类似于Python措辞，具备简洁的特性。
以太坊曾经供应了Mutan和LLL措辞，Mutan是类似于C措辞的一种高等措辞，但该措辞已于两年前停滞掩护；ＬＬＬ措辞已经废弃，官方代码库也已经无法访问。

2.1 Solidity措辞

Solidity是一种“面向合约”（或面向工具）的高等编程措辞，它是专门为编写运行在EVM上的智能合约而设计的。
其语法靠近JavaScript，并且支持强类型、继续、库以及用户自定义类型。
但Solidity也有其独特的措辞特性：

１）分外的数据类型———Address。
运行在以太坊上的智能合约被当作一个分外的账户———合约账户，类似于外部账户，合约账户也是由一个２０字节的地址所定位。
因此，Solidity措辞设计了用于定义合约地址的Address。

２）灵巧的变量声明。
在浸染范围内，状态变量的定义声明与调用没有绝对的顺序关系，定义声明可以在调用语句之后。

３）两种数据存储办法：Memory（内存型）和Storage（持久型）。
Memory类似其他高等措辞的变量存储办法，利用完被回收。
默认的函数参数即为Memory类型；然而，在区块链上有非常多的状态须要永久记录下来，状态变量默认保存为Storage类型。
在用户编程过程中，也可以利用关键字灵巧地手工指天命据的存储办法。

４）数字货币支付属性。
Payable关键字使其在代码层支持以太币等数字货币的支付以及收款操作，使得合约可以接管交易并持有一定数量的货币。

５）支持回滚的非常机制。
对付非常事宜，不是让程序去捕获处理，而是触发回滚对应的代码自动处理，从而担保合约中状态数据的同等性以及合约实行的原子性。

６）严格掌握可见性。
函数和状态变量共有４种可见性定义，即External，Internal，Public，Private，用来限定函数或状态变量在合约内外以及继续关系中的调用和访问权限。
Solidity还支持一些针对智能合约特性的独特变量，它们浸染于全局命名空间，紧张用于获取区块链的干系信息，如表１所列。

2.2 Serpent措辞

Serpent的设计非常类似于Python，它是一种专门编写智能合约的高等措辞，具备低级措辞高效易用的编程风格以及针对智能合约的特性。
最新版本的编译器由Ｃ＋＋措辞编写，目的是能够更广泛地嵌入客户端程序。
Serpent与Python之间虽然相似，但也有诸多不同之处：

１）Serpent的数值不能大于2256，否则会发生溢出；

２）Serpent不支持Decimal数值类型；

３）Serpent不支持List，Dictionary以及其他一些高等特性；

４）Serpent没有第一类函数的观点，虽然合约中可以定义函数，也可以调用自己的函数，但是在调用过程中，变量（Storage类型除外）不是永久存在的；

５）类似于Solidity，Serpent支持持久存储变量的观点，即Storage型变量；

６）类似于Solidity，Serpent可以利用extern语句来调用其他合约，或从其他合约中调用函数；

７）作为运行在区块链上的编程措辞，Serpent同样支持表１中的分外变量。

2.3 可验证型措辞Pact

Pact措辞类似于Haskell措辞，用于编写直接运行在Kadena区块链上的智能合约，紧张运用于安全性和效率哀求较高的商业交易场合。

Pact智能合约由３部分构成：tables，Keysets，module。
它们分别卖力合约的数据存储、合约授权验证以及合约代码code。
该措辞的紧张特点有：措辞逻辑构造属于图灵非完备，不支持循环和递归；代码人工可读，并且嵌入式地运行于区块链上；支持组件化设计和导入；支持keyrow和列式数据库模式；支持类型推断；支持秘钥轮换（keyrotation）；支持与工业数据库进行集成。
Pact语法设计类似于LISP措辞，代码构造利于快速剖析和实行语法树。
下面给出一段打算均匀值的函数代码：

（defun　average（ab）

“taketheaverageaandb”

（/（＋ab）2））

代码定义了average函数，用于打算两个数的均匀值。
这种语法特点能够使打算机更加快速地实行代码。

2.4 超级账本智能合约措辞

超级账本智能合约Chaincode一样平常由Golang编写，同时也支持其他编程措辞，如Java Go是由RobertGriesemer，RobPike，Ken Thompson从2007年末主持开拓，并终极于2009年11月开源的措辞，属于图灵完备型。
每个Go程序都是由包构成的，并且总是从main包开始实行。
Go措辞具有以下特点：

１）良好的并发机制，程序能够充分利用多核和联网机器。
Go措辞引入了goroutine来实现并发机制，并利用通报来共享内存。

２）设计简洁。
代码风格简洁，格式统一，阅读性和可掩护性高。
该措辞只有25个关键字，但能够支持大部分其他编程措辞支持的特性，如继续、重载、工具等。

３）内嵌C措辞支持。
该措辞可以直接包含Ｃ措辞代码，利用现有的丰富C程序库。

４）缺点处理。
Go措辞利用３个关键字来处理非常缺点，与Java措辞的Try-Catch模块不同，能够大大减少处理非常的代码量。

５）支持自动垃圾回收。
Go措辞中不须要delete关键字，也不须要free方法来明确开释内存。

2.5 TrustBase智能合约措辞

TrustBase平行链的开拓措辞Subscript是为WASM设计的原生智能合约措辞，可以支持任何和Substrate架构兼容的智能合约开拓平台，开拓波卡原生智能合约。

同时TrustBase平行链开拓了支持Subscript措辞的IDE和测试工具。
Subscript供应以下开拓工具来构建完善的合约开拓生态：

1）Subscriptworkbench：基于浏览器的IDE开拓环境;

2）Subscriptonechain：TrustBase的合约链;

3）SubscriptTempest：智能合约测试和验证框架;

Subscript利用基于账户的办法进行数据的存储，并以交易的形式支配合约。
已支配的智能合约带有状态租金，租金用完合约就会停息。
这种设计与Polkadot智能合约跨链实行的生态有很好的相性。

基于Subscript开拓的智能合约可以升级，这一点类似Solidity合约。
合约的库函数在合约措辞中自带实现(as实现)，包含基本的密码学函数，链上信息(随机数、区块高度、区块韶光等)，以及智能合约操作(转账、调用其他合约、调用链上模块)。

由于Subscript措辞有着更易于理解的语义，利于开拓者对图灵完备的灵巧性利用，使得基于Subscript开拓的智能合约将更少地涌现安全漏洞。

Subscript从API到语法都为WASM而设计，整体利用严格类型和措辞检讨，同时供应了范型功能支持第三方库的封装，详细实现如下：

a、静态的语法检讨。
与针对动态类型运行环境的TypeScript不同，Subscript在编译时具有严格的静态语法检讨，避免了无法提前有效编译TypeScript的动态特色。
通过分配或推断确定的类型，编译器能够从实行开始就产生可预测的性能，同时担保所产生的WASM目标代码很小。

b、严格的类型。
Subscript中的根本类型为WASM标准而设计，利用WASM特定的整数和浮点类型。
在处理数值类型时许可开拓职员实现制订数值的空想类型。

c、底层访问支持。
智能合约与沙盒外环境交互时，能够通报的参数仅限于基本的整数类型。
Subscript供应了完备的语法可以用来定义外部接口类型。
Subscript还自带可访问WASM底层的指令函数，供应整数运算，虚拟机栈访问，内存加载等操作。

d、范型支持。
能够定义范型类型来支持代码的复用，Subscript通过范型定义了一系列可复用的库函数。

在库函数方面，Subscript供应了丰富的库函数供开拓者调用，库函数分为标准库、核心库、扩展库三个部分。

2.5.1 Subscript库函数

Subscript标准库包含了基本的数学运算、数组操作、字符串处理以及内存访问等功能；Subscript核心库(CoreLib)在合约代码中可以通过函数直接访问，如：

1、包含基本的密码学函数，blake2b,sha3,sha256

2、链上信息(随机数、区块高度、区块韶光等)

3、智能合约转账、调用其他合约、调用链上其他模块(XCMP跨链、质押、管理等)

Subscript扩展库(SupportLib)是一个模块化的合约库函数凑集，包括了浩瀚常用的合约模版。
开拓者通过扩展库中的合约模版，可以自动集成当前广泛利用的合约功能，增强合约的安全性，避免重复开拓根本功能。
扩展库包含的合约函数有：

1、ERC20兼容合约，供应和ERC20接口兼容的代币库函数；

2、ERC721兼容合约，支持创建非同质化代币；

3、权限掌握合约，通过利用合约根本类为扩展合约供应基于账户的权限掌握功能；

4、代理合约，通过抽象合约接口实现合约的可升级功能；

5、管理合约，供应通过投票实现的链上管理；

6、多签合约，能够支持多种账户格式的多签地址合约。

由于Subscript是针对波卡Polkadot跨链智能合约生态专门研发的措辞，以是Subscript拿来与Parity基于rust开拓的ink!措辞进行比较最为得当。
比较之下，Subscript供应了更加易用的特性：

1）无需rust开拓根本，Web开拓者可以快速入门；

2）与JavaScript良好的互操作特性，便于与Dapp的集成;与javascript的交互性在于可以方便的利用；javascript,typescript测试合约接口，仿照合约行为。

3）易用的开拓环境支持，可以基于现有的jsIDE运行支配和测试。

表２对文中涌现的所有措辞特性进行比拟

除了表中列举的常用特性外，Subscript措辞实现了基于波卡Substrate框架的WASM虚拟机兼容。
不同于Solidity的EVM兼容，WASM与波卡分片多链构造有着更好的向后兼容能力。
开拓者利用Subscript措辞开拓波卡智能合约，不会产生类似以太坊智能合约平台的历史包袱，随着未来波卡Polkadot平行链生态的丰富，这一点将变得至关主要。

本文笔者从比特币脚本措辞开始，阐述了智能合约开拓措辞的发展进程，并阐发了波卡跨链智能合约措辞Subscript的特性。
2020年9月，Subscript措辞陆续完成了前期的开拓和调试，并得到了Web3基金会Grant认证。
可以看出随着区块链不同赛道的发展，尤其是Polkadot波卡的跨链智能合约赛道的涌现，与赛道哀求适配的新生措辞将被更多的开拓者考试测验与利用。