用React+Hardhat快速构建本地Dapp-NFT发行系统

一、环境准备

1. 技术栈

• node.js 18.18.0
• react 18.2.0
• hardhat 2.13.0
• openzeppelin 4.9.6
• IPFS Desktop
• solidity ^0.8.20
• vscode 1.87.2
• ethers.js 6.11.1

2. 主要技术简介

• hardhat
  Hardhat是一个编译、部署、测试和调试以太坊应用的开发环境。而且Hardhat内置了Hardhat网络，这是一个专为开发设计的本地以太坊网络。主要功能有Solidity调试，跟踪调用堆栈、交易失败时的明确错误信息提示等。
• ethers.js
  ethers.js库旨在为以太坊区块链及其生态系统提供一个小而完整的 JavaScript API 库。
  相较于web3.js，ethers.js更轻量更灵活，能提升dapp的性能。
  ethers.js有四大核心模块：Provider、Signer、Contract、utils。其中Provider用来读取区块链网络和获取链上状态，Signer主要是进行签名进行以太币交易，Contract是合约的抽象，可以用来操作合约，utils主要是进行格式化钱包余额等数据处理。

二、构建步骤

1.用react快速创建web3应用程序

首先，用npx命令创建一个typescript React应用程序。
npx create-react-app geno-nft-dapp --template typescript

接下来，进入到新目录，此时创建的项目是一个普通的前端应用程序。

接下来安装hardhat并集成到项目中
npm install --save-dev hardhat

删除 目录下README.md 和 tsconfig.json文件，防止与下述步骤命令执行产生冲突
npx hardhat init

此命令是初始化hardhat，将其注入集成至项目结构中

安装hardhat-toolbox
npm install --save-dev @nomicfoundation/hardhat-toolbox

此时项目结构如下：

注意，"@types/node"版本需在18.0.0以上，不然会与hardhat-toolbox产生依赖冲突。

最后，修改tsconfig.json文件如下

{
  "compilerOptions": {
    "jsx": "preserve",
    "target": "es2020",
    "module": "commonjs",
    "esModuleInterop": true,
    "forceConsistentCasingInFileNames": true,
    "strict": true,
    "skipLibCheck": true,
    "resolveJsonModule": true
  },
  "include": [
    "src//*"                             // 包含src目录下的所有文件
  ],
  "exclude": [
    "node_modules",                        // 排除node_modules目录
    "/*.spec.ts"                         // 排除所有的测试文件
  ]
}

此时运行npm start就可以启动项目

2.安装OpenZeppelin

首先安装OpenZeppelin。
OpenZeppelin Contracts 是一个用于安全智能合约开发的库。，它提供了 ERC20 和 ERC721 等标准的实现
npm install @openzeppelin/contracts

安装完成后，可以在项目node_modules目录下看到Openzeppeline结构如下：

access： 此目录提供了限制谁可以访问合同功能或何时可以访问的方法
crosschain:此目录提供了提高智能合约跨链意识的构建块
finance:此目录包括金融系统的基元：
PaymentSplitter允许在一组账户中分割以太币和ERC20付款。发送方不需要知道资产将以这种方式分割，因为它是由合同透明地处理的。分割可以是相等的部分，也可以是任何其他任意的比例。
VestingWallet为特定受益人处理以太币和ERC20代币的归属。可以将多个代币的托管权交给本合同，该合同将按照给定的、可定制的行权时间表将代币发放给受益人。
goverance:This directory includes primitives for on-chain governance 此目录包括链上治理的基元
interfaces:这些接口可用作.sol文件，也可用作编译器.json ABI文件（通过npm包）。这些对于与实施它们的第三方合同进行交互非常有用
metax: 这是一组实现不同代理模式的低级别合约，可升级也可不升级。有关此模式的深入概述，请查看代理升级模式页面。
proxy:
security:这些合同旨在涵盖常见的安全做法。
PullPayment：一种可以用来避免重入攻击的模式。
重入保护：一个可以在某些函数中防止重入的修饰符。
可暂停：一种常见的应急响应机制，可以在补救挂起时暂停功能
token:
utils:包含实用程序函数的杂项约定和库，可用于提高安全性、使用新的数据类型或安全地使用低级基元。
Address、Arrays、Base64和Strings库提供了更多与这些本机数据类型相关的操作，而SafeCast添加了在不同的有符号和无符号数字类型之间安全转换的方法。Multicall提供了一个函数，用于在单个外部调用中将多个调用批处理在一起。
对于新的数据类型：
计数器：获取只能递增、递减或重置的计数器的简单方法。对于ID生成、计算合同活动等非常有用。
EnumerableMap：类似于Solidity的映射类型，但具有键值枚举：这将让您知道映射有多少个条目，并对它们进行迭代（这在映射中是不可能的）。
EnumerableSet：类似于EnumerableMap，但适用于集合。可用于存储特权帐户、已颁发的ID等。
ERC721合约继承关系图结构
[图片] ERC721URIStorage:是 tokenId 到 tokenURI 映射关系的实际持有者
ERC721Enumrable:提供遍历代币的能力
ERC721Metadata: Metadata 层面的通用属性，包括token名称/存储地址(metadata URI)等
ERC165:检查一个智能合约是不是支持ERC721

合约示例

// contracts/GameItem.sol
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.20;

import "@openzeppelin/contracts/token/ERC721/extensions/ERC721URIStorage.sol";
import "@openzeppelin/contracts/token/ERC721/extensions/ERC721Enumerable.sol";

contract GenoNFT is ERC721URIStorage, ERC721Enumerable {
    
    uint256 private _nextTokenId;
    constructor() ERC721("GenoNFT", "GT") {
       
    }

    function mint(address player, string memory tokenUri)
        public
        returns (uint256)
    {
  
        uint256 tokenId = _nextTokenId++;
        _mint(player, tokenId);
        _setTokenURI(tokenId, tokenUri);

        return tokenId;
    }

    function _increaseBalance(address account, uint128 value) internal override(ERC721, ERC721Enumerable) {
       super._increaseBalance(account, value);
    }


    function _update(address to, uint256 tokenId, address auth) internal override(ERC721, ERC721Enumerable) returns (address) {
        return super._update(to, tokenId, auth);
    }


    function supportsInterface(bytes4 interfaceId)
        public
        view
        override(ERC721URIStorage, ERC721Enumerable)
        returns (bool)
    {
        return super.supportsInterface(interfaceId);
    }

    function tokenURI(uint256 tokenId)
        public
        view
        override(ERC721, ERC721URIStorage)
        returns (string memory)
    {
        return ERC721URIStorage.tokenURI(tokenId);
    }
}

3.编译合约

在编译之前，我们先对hardhat.config.ts文件做一些修改：

import { HardhatUserConfig } from "hardhat/config";
import "@nomicfoundation/hardhat-toolbox";

const config: HardhatUserConfig = {
  solidity: "0.8.24",
  paths:{
    artifacts: "./src/artifacts"
    }
};

export default config;

此配置用来指定合约语言solidity的版本以及合约编译后的输出路径。
接下来在项目目录下执行如下命令对合约进行编译：
npx hardhat compile

合约编译完成后会在上面配置的目录下生成一些文件，
[图片] 这里需要重点关注的是GenoNFT.json文件，它包含了合约的ABI信息。ABI代表应用程序二进制接口，是客户端应用程序和以太坊区块链之间的接口。

4.部署合约

执行npx hardhat node命令来启动harhat自带的本地链

接下来在metamask中配置好本地链网络并随意选中上图中的账户导入到metamask中

复制账户私钥将其导入值metamask中

创建部署脚本文件deploy.ts来部署合约到本地链上，部署脚本如下

执行部署命令
npx hardhat run .\scripts\deploy.ts --network localhost

此时，我们已经成功将合约部署到本地链上，并打印出了合约地址。

三、实现铸币发布NFT功能

1.铸币功能流程

2.相关核心代码

const mint = async () => {
        try {
            const data: NftMeta = { ...meta, imageUri: uri,type:"image" }
            const json = JSON.stringify(data);
            //上传文件到Ipfs(json)
            const metauri = await storeMeta(json); 
            //铸造nft
            const { success, tokenId } = await mintNFT(metauri);
        } catch (error) {
            if (error instanceof Error)
                messageBox("danger", "", error.message)
        }
    }
    
    
    
    export const mintNFT = async (tokenUri: String): Promise<{ success: boolean, tokenId?: number }> => {
  
    //连接钱包
    const { success, address, provider, signer } = await trying();
    if (!success || !signer) {
        return { success: false };
    }
    //构造合约
    let nft = new Contract(configuration().nftAddress, NFT.abi, signer);
    //调用合约铸币方法
    let transaction = await nft.mint(address, tokenUri);
    let tx = await transaction.wait(1);

    let logs = tx.logs[1];
    let nftIndex = parseInt(logs.data, 16);
    let tokenId = Number(nftIndex);
    alert(nftIndex);
    return { success: true, tokenId };
}