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# Charter语言规范要点
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**来源**: Charter语言规范扩展（增补）.docx
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## 1. 多ZK证明系统的内置支持
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### 1.1 设计动机
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- XTZH汇率收据的零知识证明目前仅支持**Groth16 (BN254曲线)**
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- 需扩展支持**Plonk**（任意门限）、**Halo2**（无需可信设置）等主流zkSNARK系统
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- 必须保持上层API统一，允许证明类型在运行时或编译期选择
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### 1.2 语法扩展：@zk标记与多后端抽象
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```charter
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/// 零知识证明方案枚举
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public enum ZKProtocol {
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Groth16Bn254,
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PlonkBn254,
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PlonkBls12_381,
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Halo2Kzg,
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Halo2IPA
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}
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/// 统一的ZK证明验证接口（编译器内联多路分发）
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@zk(protocol: ZKProtocol)
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public func verify_zk_proof(
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proof: bytes,
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public_inputs: []uint64,
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vk: bytes /// 验证密钥，格式取决于协议
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) -> bool;
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```
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### 1.3 NVM指令扩展
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| 操作码 | 指令名称 | 功能 | Gas成本 |
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|--------|----------|------|---------|
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| 0xF8 | ZK_VERIFY_PLONK | 验证Plonk证明(BN254/Bls12-381) | 25,000 |
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| 0xF9 | ZK_VERIFY_HALO2 | 验证Halo2证明(KZG/IPA) | 35,000 |
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| 0xFA | ZK_AGGREGATE | 聚合多个ZK证明(用于批量汇率收据) | 15,000 + 每证明5,000 |
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### 1.4 标准库封装 (xtzh/zk.charter)
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```charter
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/// 通用ZK验证函数（协议在编译期常量时零开销）
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public func verify_proof(
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proof: bytes,
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inputs: []uint64,
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vk: bytes
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) -> bool {
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// 编译器优化：若协议为编译期常量，直接内联对应指令
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return __builtin_zk_verify(proof, inputs, vk);
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}
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/// 批量验证多个证明（用于同一批汇率收据）
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public func verify_batch(
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proofs: []bytes,
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inputs_list: [][]uint64,
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vks: []bytes,
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protocol: ZKProtocol
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) -> bool {
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return __builtin_zk_aggregate(proofs, inputs_list, vks, protocol);
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}
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```
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### 1.5 使用示例（预言机代码）
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```charter
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import "xtzh/zk.charter";
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@oracle
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func submit_zk_rate_with_plonk(
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receipt: ConstitutionalReceipt,
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proof: bytes,
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inputs: []uint64,
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vk: bytes
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) {
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// 选择Plonk协议（编译期常量）
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const ZKProtocol PROTOCOL = ZKProtocol.PlonkBn254;
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require(xtzh::zk::verify_proof(proof, inputs, vk), "ZK proof invalid");
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xtzh::submit_rate(receipt);
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}
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```
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## 2. @system_constant 支持复杂结构体常量
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### 2.1 问题
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现有@system_constant仅支持基本类型（整数、字节数组、公钥列表）。但汇率系统需要存储更复杂的配置，如：
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1. 商品权重向量（18个uint16）
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2. 多协议验证密钥集合（每个协议对应一个bytes）
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3. 预言机节点元数据（地址、公钥、权重）
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### 2.2 语法扩展
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```charter
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/// 商品权重配置
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public struct CommodityConfig {
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beta: [18]uint16; // 静态权重（基点，和=5000）
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names: [18]bytes32; // 商品名称（固定长度字节）
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enabled: [18]bool; // 是否激活
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}
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/// 预言机节点信息
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public struct OracleNode {
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pubkey: bytes48; // BLS公钥
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weight: uint16; // 投票权重（1-100）
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endpoint: bytes; // API地址（仅链下使用）
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}
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/// 系统常量声明
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@system_constant(key = "XTZH_COMMODITY_CONFIG")
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public func commodity_config() -> CommodityConfig;
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@system_constant(key = "XTZH_ORACLE_NODES")
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public func oracle_nodes() -> []OracleNode;
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@system_constant(key = "XTZH_ZK_VKS")
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public struct ZKVerificationKeys {
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groth16: bytes,
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plonk_bn254: bytes,
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halo2_kzg: bytes
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}
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```
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**语义**：
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1. 编译器为每个@system_constant结构体生成一个全局只读存储槽，该槽在合约部署时由系统状态树加载一次，并缓存在内存中（类似immutable）
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2. 若结构体较大，编译器可选择惰性加载（首次访问时加载）
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### 2.3 实现方案
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1. **编译时生成**：对于每个@system_constant函数，编译器生成一个对应的全局变量，并在构造函数中插入从系统状态树读取并反序列化的代码
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2. **反序列化代码自动生成**：根据结构体定义生成对应的from_bytes函数
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3. **访问开销**：首次访问触发一次SYSTEM_STATE_READ指令，后续访问为内存加载（零成本）
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### 2.4 使用示例
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```charter
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import "xtzh/governance.charter";
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func get_gold_weight() -> uint16 {
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let config = xtzh::governance::commodity_config();
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return config.beta[0]; // 假设黄金是第一个商品
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}
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func verify_with_latest_vk(proof: bytes, inputs: []uint64) -> bool {
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let vks = xtzh::governance::zk_vks();
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return xtzh::zk::verify_proof(proof, inputs, vks.groth16);
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}
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```
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## 3. xtzh::simulate_rate 沙箱函数（链下测试）
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### 3.1 需求
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开发者（尤其是RWA资产发行方）需要在链下环境测试XTZH汇率变化对资产估值、清算线的影响，而无需部署主网合约或依赖预言机网络。要求：
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1. 完全模拟链上汇率计算逻辑（相同权重模型、相同价格输入）
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2. 支持历史回测与假设情景
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3. 无需实际支付Gas
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### 3.2 设计：条件编译 + 模拟运行时
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Charter编译器提供链下执行模式（--mode=offchain），在该模式下：
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1. 所有@oracle、@system_constant调用被重定向到本地模拟环境
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2. 区块链状态（账户余额、存储）从快照加载或手动构造
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3. Gas计量被禁用（或仅记录不扣费）
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### 3.3 标准库扩展
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```charter
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/// 仅在offchain模式可用，主网编译时报错
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#[cfg(mode = "offchain")]
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public func simulate_rate(
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commodity_prices: [18]uint64, // 输入18种商品的美元价格（6位小数）
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gold_price: uint64 // 黄金价格（美元/盎司，6位小数）
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) -> uint64 {
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// 1. 加载权重配置（offchain模式下从本地JSON读取）
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let config = __offchain_load_config("xtzh_commodity_config.json");
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// 2. 计算加权平均价格
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let mut weighted_sum: uint128 = 0;
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for i in 0..18 {
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if config.enabled[i] {
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weighted_sum += (commodity_prices[i] as uint128) * (config.beta[i] as uint128);
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}
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}
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let basket_price = weighted_sum / 5000; // 归一化（权重和=5000基点）
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// 3. 计算XTZH汇率（1 XTZH = basket_price / gold_price）
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return (basket_price * 1_000_000) / gold_price;
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}
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/// 批量回测历史数据
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#[cfg(mode = "offchain")]
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public func backtest_rates(
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historical_data: []HistoricalSnapshot
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) -> []uint64 {
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let mut rates = [];
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for snapshot in historical_data {
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rates.push(simulate_rate(snapshot.prices, snapshot.gold_price));
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}
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return rates;
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}
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```
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## 关键要点总结
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### Charter语言特性
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1. **@zk标记**：支持多种ZK证明系统（Groth16/Plonk/Halo2）
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2. **@system_constant**：支持复杂结构体作为系统常量
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3. **@oracle**：预言机函数标记
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4. **#[cfg(mode)]**：条件编译支持链下测试
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5. **内置函数**：
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- `__builtin_zk_verify()`: ZK证明验证
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- `__builtin_zk_aggregate()`: 批量ZK证明聚合
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- `__offchain_load_config()`: 链下配置加载
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### 数据类型
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- `bytes`: 动态字节数组
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- `bytes32`, `bytes48`: 固定长度字节数组
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- `[N]T`: 固定长度数组
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- `[]T`: 动态数组
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- `map<K, V>`: 映射
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- `uint16`, `uint64`, `uint128`, `uint256`: 无符号整数
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- `bool`: 布尔值
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- `DID`: 去中心化身份标识符
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- `Address`: NAC地址（32字节）
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### 合约结构
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```charter
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contract ContractName {
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storage {
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// 存储变量
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}
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constructor(params) {
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// 构造函数
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}
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pub fn function_name(params) -> ReturnType {
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// 公共函数
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}
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}
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```
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### Asset定义
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```charter
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asset AssetName {
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gnacs: 0xXXXXXXXXXXXX; // GNACS编码
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sovereignty: C2; // 主权级别
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owner: DID;
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// 其他字段
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}
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```
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**重要提醒**：
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- NAC公链使用Charter语言，**不是Solidity**
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- 不要继承ERC-20、ERC-721等以太坊标准
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- 使用ACC-20协议作为NAC的资产标准
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- 所有合约必须使用Charter语言编写
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