首次调用智能合约函数时Gas消耗为何远高于后续调用？

测试代码 #

Demo合约

contract Demo {
    function add1(uint256 a, uint256 b) public pure returns (uint256) { 
        if (a==0) {
            return 0;
        }

        uint256 c = a + b;
        return c;
    }
}

Test合约

contract Test {
    Demo demo = new Demo();

    function testGas() public {
        uint256 startGas = gasleft();
        demo.add1(1, 2);
        uint256 endGas = gasleft();
        uint256 gasUsage1 = startGas - endGas;

        startGas = gasleft();
        demo.add1(1, 2);
        uint256 endGas = gasleft();
        uint256 gasUsage2 = startGas - endGas;
    }
}

测试结果 #

测试结果显示，gasUsage1为6434，gasUsage2为1919；第三次调用该函数时，Gas消耗与第二次一致。

问题 #

为何首次调用函数时Gas消耗远高于后续调用？

原因解析 #

这是以太坊虚拟机（EVM）的合约代码加载机制导致的：

• 首次调用目标合约的函数时，EVM需要从区块链存储中读取该合约的完整字节码，并将其加载到内存中。这个过程涉及多次SLOAD操作（读取链上存储的成本）以及内存分配的开销，这些都会额外消耗Gas。
• 后续调用时，合约的字节码已经被缓存到EVM的内存中，无需再从链上读取。此时仅需要执行函数本身的逻辑运算，比如参数判断、加法计算等，这些操作的Gas消耗远低于首次加载代码的成本，因此后续调用的Gas消耗会显著降低并保持稳定。

由于你测试的add1是pure函数，本身执行逻辑的Gas消耗极低，所以首次加载代码的额外成本显得格外突出。即使是复杂函数，首次调用也会因代码加载产生额外Gas，只是这部分成本在总消耗中的占比会相对减小。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Zoey