🧩 一、什么是预编译合约（Precompiled Contract）
预编译合约（Precompile） 是一种在特定地址上内置于 EVM（Ethereum Virtual Machine）中的系统合约。
它不像普通智能合约那样用 Solidity 编写、部署在区块链上，而是直接用底层语言（C++/Rust/Go）实现并编译进客户端。
简言之：
它看起来像智能合约（有地址、有调用接口），
但实际上执行的是客户端原生代码。
⚙️ 二、为什么需要 Precompile？
普通 Solidity 智能合约运行在 EVM 字节码层，
这意味着每一个数学操作、哈希、签名验证都要通过 opcode 执行，成本高、性能低。
而某些操作（例如椭圆曲线签名验证、哈希函数计算、跨模块访问系统状态等）：
- 用纯 Solidity 实现会非常昂贵；
- 但又是区块链协议必须的功能。
于是以太坊在设计时，引入了 预编译合约机制：
✅ 让系统在固定地址上，提供高性能、低 gas 成本的“内置函数”。
✅ 用户可以像调用合约一样访问它们。
✅ 保持“智能合约接口兼容性”，不破坏 EVM 设计。
🧱 三、以太坊上的经典 Precompile 合约
| 地址 | 功能 | 示例用途 |
|---|---|---|
0x01 |
ecrecover |
从签名恢复公钥地址 |
0x02 |
sha256 |
计算 SHA-256 哈希 |
0x03 |
ripemd160 |
计算 RIPEMD-160 哈希 |
0x04 |
identity |
返回输入数据本身 |
0x05–0x08
|
modexp, bn256Add, bn256Mul, bn256Pairing
|
椭圆曲线操作，用于 zk、BLS 验证 |
0x09–0x0A（某些链扩展） |
blake2f, keccak256
|
额外哈希与密码学运算 |
这些地址上的合约由客户端（如 Geth、Erigon、Nethermind）实现，而不是在链上部署。
💡 四、在以太坊兼容链中的扩展（如 Hyperliquid）
许多 自研 L2、EVM 兼容链 会添加自己的预编译合约，用于：
| 功能类别 | 示例 | 作用 |
|---|---|---|
| 系统信息访问 |
0x4200... 获取当前链 ID、区块号、时间戳 |
快速访问系统状态 |
| 跨模块调用 | Hyperliquid 的 MARK_PRICE_PRECOMPILE
|
允许合约直接访问核心撮合引擎数据（如标记价格、账户保证金） |
| 跨链通信 | Arbitrum、zkSync 的 bridge precompile | 合约层可直接发跨链消息 |
| 性能优化 | Curve、zk 系列链的数学 precompile | 快速执行复杂计算（pairing、FFT 等） |
🧠 五、工作机制（技术细节）
当合约调用一个预编译合约地址时（例如 0x01），EVM 内部执行流程是：
1️⃣ 检测地址范围
如果调用目标在 0x01–0xFF 或链定义的 precompile 地址区间内 → 进入预编译逻辑。
2️⃣ 交由客户端实现执行
EVM 不解释字节码，而直接跳转到客户端的内置函数（例如 Geth 的 Go 函数）。
3️⃣ 返回结果到 EVM 栈
执行完后将结果数据（如哈希、签名恢复结果、价格数据等）返回给调用者。
示例（伪代码）：
(bool success, bytes memory result) = address(0x01).staticcall(data);
→ 实际上调用的是 Go 实现的 ecrecover() 函数。
🔍 六、Hyperliquid 中的预编译合约用途
Hyperliquid 的核心撮合和保证金系统运行在链下的 HyperCore Engine 中，
而链上合约运行在 HyperEVM 环境中。
为了让链上逻辑能访问链下状态（如标记价格、仓位、清算数据），
Hyperliquid 定义了一组 系统预编译合约（System Precompiles）：
| 功能 | 地址（示例） | 返回值 |
|---|---|---|
| 获取标记价格 | 0x000...MARKPRICE |
当前合约市场的 Mark Price |
| 查询账户保证金 | 0x000...MARGIN |
用户保证金余额与杠杆率 |
| 查询资金费率 | 0x000...FUNDING |
当前 funding 状态 |
| 触发清算（内部调用） | 0x000...LIQUIDATE |
强平逻辑入口 |
这些接口：
- 无需依赖外部 oracle；
- 可在任意智能合约中调用；
- 保证执行结果与撮合引擎的状态一致；
- 通常以
staticcall()的形式访问。
⚡️ 七、调用示例（Solidity）
pragma solidity ^0.8.20;
contract PriceReader {
address constant MARK_PRICE_PRECOMPILE = 0x0000000000000000000000000000000000000801;
function getMarkPrice(uint32 marketId) public view returns (uint64) {
(bool ok, bytes memory data) = MARK_PRICE_PRECOMPILE.staticcall(abi.encode(marketId));
require(ok, "precompile failed");
return abi.decode(data, (uint64));
}
}
这个调用会：
- 直接从 HyperCore 的共享内存中读取最新 mark price；
- 返回给合约，不需上链事件或 oracle。
🧭 八、设计优点
| 优点 | 说明 |
|---|---|
| 🚀 性能极高 | 由原生代码执行，比字节码快几个数量级 |
| 🛡 安全性高 | 逻辑由协议层控制，不可被用户篡改 |
| 💬 接口兼容性好 | 用合约调用方式暴露系统函数 |
| 🔗 无中心化依赖 | 所有节点执行相同预编译逻辑，保持共识一致 |
⚠️ 九、设计注意点
| 限制 | 含义 |
|---|---|
| 地址固定 | 必须提前定义，部署后不可更改 |
| 升级需硬分叉 | 因为逻辑编译在客户端，更新需链级升级 |
| 不支持复杂状态存储 | 通常为“纯函数”，不能直接修改链上状态 |
✅ 十、一句话总结
预编译合约（Precompiles） 就是“系统级内置函数”：
用原生代码实现，暴露为固定合约地址，
既像智能合约那样可调用，又具备内核级性能。在 Hyperliquid 中，预编译合约让链上逻辑能直接访问核心撮合引擎数据（如标记价、保证金），
从而实现高性能 + 去中心化的一体化交易系统。
