StarkWare：关于Cairo的10个资源

今年，加密货币经历了一段艰难的时期——比特币、以太坊和其他数字货币的价值暴跌了60%以上。尽管加密市场出现了低迷，但该行业仍在增长。人们认为智能合约只是金融(DeFi)的扩展或Web (Web3)的泛化，而它们其实是可组合计算的平台。

StarkWare等公司正在开发提高区块链可扩展性的新方法。

例如，zk-STARK或Zero Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge是区块链上金融隐私的一种趋势创新，它使用了快速、可扩展的计算。

zk-STARK是什么?

zk-STARK背后的创新之处在于其作为以太坊区块链上的第二层网络运行。零知识证明允许用户和开发人员使用主网的安全性和可组合性的所有好处。

一般来说，这是该算法中的加密算法和核心数学的结果。熟悉以太坊的人都知道，Solidity是智能合约的主要编程语言。

同样的，StarkNet有自己的dApp原生语言Cairo，它是为扩展以太坊而设计的。它的优点是可证明的计算，就像Solidity实现了可组合计算一样。简单地说，Solidity语言接口主要是为合约间交互而开发的，这正是“可组合”计算的意思。

在以太坊网络中，每一次验证都需要重新运行一次交易。相比之下，StarkNet提供了更经济的操作，通过验证交易是否已以特定结果执行来验证交易。ZK-Rollup 使这成为可能，并启用了一种称为可证明计算的新范式。

什么是Cairo?

如果你正在寻找一种具有成本效益的、可证明的计算编程语言，那么就可以考虑Cairo。以下是Cairo的一些优点:

它是一种专门为智能合约设计的、可证明的语言。
它不受EVM的限制。
它的函数是导入的，而不是继承的。
它支持Solidity到Cairo 的转译。
它包括对底层原语的完全访问。

在其最纯粹的形式中，Cairo的源代码看起来类似于ASM代码。唯一可能随时间变化的值保存在指定的寄存器中：

ap(分配指针)—指向一个尚未使用的内存单元。
fp(帧指针)—指向当前函数所在的帧。函数的所有参数和局部变量的地址都与该寄存器的值相关。当函数启动时，它等于ap。但与ap不同的是，fp的值在整个函数范围内保持不变。
pc(程序计数器)—指向当前指令。

例如，如果我想计算x^4 + x，使用分配指针，我可以直接访问内存:

[ap] = 3; ap++
[ap] = [ap - 1] * [ap - 1]; ap++
[ap] = [ap - 1] * [ap - 1]; ap++
[ap] = [ap - 1] + [ap - 3]; ap++

下面是一个关于如何在Cairo中组织循环的例子。在下面的例子中，你可以看到计算数组元素和的Cairo函数:

# Computes the sum of the memory elements at addresses:
# arr + 0, arr + 1, ..., arr + (size - 1)

func array_sum(arr:felt*, size) ->(sum:felt):
  if size == 0:
    return(sum=0)
  end

  # size is not zero
  let(sum_of_rest)= array_sum(arr=arr + 1, size=size - 1)
  return (sum=[arr] + sum_of_rest)
end

在Cairo中使用递归来替换循环结构。这样做的主要原因是Cairo的内存是不可变的，因此在将来没有机会更改内存单元。对于那些不熟悉原始汇编程序源代码、c风格编程语言或函数式编程语言(如Haskell或f#)的人来说，一开始可能会有点害怕。但是，对于开发内存有效代码来说，这是一个强大的优势。

从原始的Cairo代码跳转到StarkNet，你可以直接打开一个语法糖：

%builtins output
from starkware.cairo.common.serialize import serialize_word

func main{output_ptr : felt*}():
    tempvar x = 41
    serialize_word(x)
    return ()
end