Solidity 0.8.0+中calldata与memory转换的Gas消耗不一致问题

问题现象 #

在Solidity 0.8.0及以上版本中，外部调用传入memory数组再调用内部memory参数函数，与外部调用传入calldata数组再转memory调用内部函数的Gas消耗存在显著差异；而在0.7.6版本中，两者消耗一致。

复现代码 #

// SPDX-License-Identifier: GPL-3.0
pragma solidity >=0.7.0 <0.9.0;

contract Dummy {
    function iacceptmem(uint256[] memory amounts) internal {
    }
   
    function test1(uint256[] memory amounts) external {
        iacceptmem(amounts);
    }

    function test2(uint256[] calldata amounts) external {
        iacceptmem(amounts);
    }
}

contract Tester {
    Dummy d = new Dummy();

    function call_test1() external {
        uint256[] memory data = new uint256[](1000);
        d.test1(data);
    }

    function call_test2() external {
        uint256[] memory data = new uint256[](1000);
        d.test2(data);
    }
}

部署Tester合约后调用call_test1和call_test2，可观察到：

• call_test1执行成本约517391 Gas
• call_test2执行成本约295126 Gas

差异原因 #

1. Solidity 0.8+的参数处理逻辑 #

• test1路径：

  1. Tester.call_test1创建memory数组，调用Dummy.test1时，需将数组从Tester的memory复制到Dummy的calldata（外部调用的参数传递规则）。
  2. Dummy.test1的参数为memory类型，Solidity 0.8+会强制将calldata中的数组复制到Dummy的memory中，再传递给内部函数iacceptmem。
  3. 整个流程包含两次数组复制：Tester memory → Dummy calldata、Dummy calldata → Dummy memory。

• test2路径：

  1. Tester.call_test2创建memory数组，调用Dummy.test2时，同样将数组从Tester的memory复制到Dummy的calldata。
  2. Dummy.test2的参数为calldata类型，调用iacceptmem（memory参数）时，仅需将Dummy的calldata数组复制到自身memory一次。
  3. 整个流程仅包含一次数组复制：Dummy calldata → Dummy memory（外部调用的复制与test1路径一致）。

两次复制的Gas成本差异（单个数组复制的成本包含字节复制费+内存扩展费），是导致总Gas消耗差距的核心原因。

2. 0.7.6版本的一致性原因 #

在Solidity 0.7.x版本中，外部函数的memory参数存在一个未严格实现的逻辑：编译器并未将calldata实际复制到memory，而是直接将calldata作为memory参数的底层存储使用（尽管memory类型理论上可修改，但实际场景中若未修改参数则不会触发错误）。因此：

• test1路径中，Dummy.test1的memory参数直接复用calldata，无需额外复制，仅需外部调用时的一次复制。
• test2路径的复制逻辑与0.8+一致，因此两者总Gas消耗相近。

Solidity 0.8.0修复了这一逻辑漏洞，严格区分memory与calldata的存储区域，强制外部函数的memory参数必须复制到内存，从而引入了额外的Gas消耗差异。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Shihao Xia