uniswap v4 账本式结算与账户余额管理机制解析

Uniswap V3 的 swap 以及 add/remove liquidity 等操作都是即时转账，用户资金会实时流转到目标账户。而在 V4 版本中，所有操作都先在“账本”上进行记账，只有当用户或流动性提供者（LP）主动结算（settle）时，资产才会实际转账。这一设计相比 V3 支持了批量结算、合并多币种操作，大幅提升了效率并降低了 Gas 成本。

先来张结构图：

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|                   CurrencyDelta                                |
|  (账本：每个账户每种币种的余额变化)            |
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|   用户地址      |币种(Currency)| 余额(delta)      |
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| 0xAAA...AAA   | 0x111...111     |     +100          |
| 0xAAA...AAA   | 0x222...222    |     -50            |
| 0xBBB...BBB   | 0x111...111     |     +200         |
| 0xCCC...CCC  | 0x222...222    |     +300         |
| ...                      | ...                    |     ...              |
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账本式结算没有专门的 Solidity 显式存储容器（如 mapping），而是直接用 transient storage（tstore/tload）+ slot 计算来实现“映射”效果。采用transient storage（tstore/tload），高效且 gas 低。

Slot 计算

首先看Slot 计算（_computeSlot）

function _computeSlot(address target, Currency currency) internal pure returns (bytes32 hashSlot) {assembly ("memory-safe") {mstore(0, and(target, 0xffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff))mstore(32, and(currency, 0xffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff))hashSlot := keccak256(0, 64)}
}

为每个 (用户地址, 币种) 生成唯一的 slot，作为账本的 key。

• and(target, 0xffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff)：Solidity 的 address 类型和大多数 token 地址（Currency）都只用 20 字节存储，剩下的高位都是 0。这一步就是把 address 截断为 20 字节，保证不会有高位脏数据，哈希计算更安全、唯一。
• mstore(0, ...)：把用户地址的低 20 字节（160 位）写入内存的前 32 字节。
• mstore(32, ...)：把币种的低 20 字节写入内存的下一个 32 字节。
• keccak256(0, 64)：对这 64 字节（用户地址 + 币种）做哈希，得到唯一的 slot。

这样拼接两个 20 字节的地址，填满 64 字节（32+32），再做 keccak256，确保 slot 唯一且不会冲突。

余额变动的记账流程

function _accountDelta(Currency currency, int128 delta, address target) internal {if (delta == 0) return;(int256 previous, int256 next) = currency.applyDelta(target, delta);if (next == 0) {NonzeroDeltaCount.decrement();} else if (previous == 0) {NonzeroDeltaCount.increment();}
}

这是记账的入口方法，将某币种的资产变化（delta）记到账本上，归属于 target 地址。维护非零余额地址计数，便于后续清算和管理。

currency.applyDelta用于读取当前余额，累加 delta，写回账本。

function applyDelta(Currency currency, address target, int128 delta)internalreturns (int256 previous, int256 next)
{bytes32 hashSlot = _computeSlot(target, currency);assembly ("memory-safe") {previous := tload(hashSlot)}next = previous + delta;assembly ("memory-safe") {tstore(hashSlot, next)}
}

参数

• currency：币种（如 token0、token1）。
• target：用户地址。
• delta：本次要累加的余额变化（可以为正或负）。

步骤

1. 通过 _computeSlot(target, currency) 计算出唯一 slot，定位账本中该用户该币种的余额位置。
2. 用 tload(hashSlot) 读取当前余额（previous）。
3. 计算新余额：next = previous + delta。
4. 用 tstore(hashSlot, next) 把新余额写回账本。

返回值

• previous：变更前的余额。
• next：变更后的余额。

总结

所有资产变化都先记账，只有结算时才真正转账，便于扩展钩子（hook）、奖励、返现等机制。用户/LP 通过 settle() 或相关方法主动结算，将账本余额同步到链上资产，实现真正的 token 转账。账本式设计为后续多资产、多池子批量操作提供了基础。