유니스왑 V2 코드분석

nn·2022년 2월 25일
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유니스왑 v2의 코드를 이전 포스팅에서 본 유니스왑 백서에 기반하여 분석해보자

유니스왑 깃허브에 들어가면 유니스왑 코드를 확인 할 수 있다.

유니스왑 깃허브를 들어가면 다음과 같은 폴더와 파일이 나온다.

여기서 봐야할 것은 UniswapV2Factory.sol, UniswapV2Pair.sol 두가지이다.

UniswapV2Factory.sol

pragma solidity =0.5.16;

import './interfaces/IUniswapV2Factory.sol';
import './UniswapV2Pair.sol';

contract UniswapV2Factory is IUniswapV2Factory {

    //토큰 컨트렉트에서 거래되는 fee의 일부(0.05%)
    address public feeTo;
    address public feeToSetter;

    mapping(address => mapping(address => address)) public getPair;
    address[] public allPairs;

    event PairCreated(address indexed token0, address indexed token1, address pair, uint);

    constructor(address _feeToSetter) public {
        feeToSetter = _feeToSetter;
    }

    function allPairsLength() external view returns (uint) {
        return allPairs.length;
    }

	// 새로운 페어를 만들기 위한 메소드
    function createPair(address tokenA, address tokenB) external returns (address pair) {
    
         // 서로 다른 두 토큰을 인자로 받아온다.
         // TokenA 와 TokenB가 다른 주소를 가진 경우에만 실행
        require(tokenA != tokenB, 'UniswapV2: IDENTICAL_ADDRESSES');
        
        // 토큰의 크기를 비교
        // 토큰의 주소로 토큰 pair의 순서를 정한다. 
        // ex) WETC (0x2260....) 과 WETH (0xC02....) 의 주소를 비교하면 첫 자리가 2인 WETC보다 첫자리가 16진수 C (12) 가 크므로 WETC-WETH Pair가 결정된다.
        (address token0, address token1) = tokenA < tokenB ? (tokenA, tokenB) : (tokenB, tokenA);
        
        //주소가 0인 컨트렉트는 존재하지 않으므로 token0 가 0인지 아닌지 검사
        //token1은 무조건 Token0보다 크므로 token0에 대해서만 검사한다.
        require(token0 != address(0), 'UniswapV2: ZERO_ADDRESS');
        
        // 두 token Pair에 해당하는 컨트렉트가 이미 존재하는지 검사
        // getPair : Token Pair를 관리하는 자료구조를 담고있는 변수
        // token0과 token1를 넣었을 때 0인 주소가 나오면 이미 생성되어있는 컨트렉트
        require(getPair[token0][token1] == address(0), 'UniswapV2: PAIR_EXISTS'); // single check is sufficient
        
        //UniswapV2Pair.sol의 코드를 byte코드로 가져옴.
        bytes memory bytecode = type(UniswapV2Pair).creationCode;
        
        //token0, token1의 abi를 keccak256 함수를 사용해서 salt 생성.
        bytes32 salt = keccak256(abi.encodePacked(token0, token1));
        // 어셈블리어
        assembly {
            pair := create2(0, add(bytecode, 32), mload(bytecode), salt)
        }
        
        // 초기화
        IUniswapV2Pair(pair).initialize(token0, token1);
        // 각 조합에 대해서 주소를 넣어줌.
        getPair[token0][token1] = pair;
        getPair[token1][token0] = pair; // populate mapping in the reverse direction
        allPairs.push(pair);
        
        //컨트렉트가 생성되면 로그에 기록
        emit PairCreated(token0, token1, pair, allPairs.length);
    }

    function setFeeTo(address _feeTo) external {
        require(msg.sender == feeToSetter, 'UniswapV2: FORBIDDEN');
        feeTo = _feeTo;
    }

    function setFeeToSetter(address _feeToSetter) external {
        require(msg.sender == feeToSetter, 'UniswapV2: FORBIDDEN');
        feeToSetter = _feeToSetter;
    }
}

UniswapV2Pair.sol

    pragma solidity =0.5.16;

import './interfaces/IUniswapV2Pair.sol';
import './UniswapV2ERC20.sol';
import './libraries/Math.sol';
import './libraries/UQ112x112.sol';
import './interfaces/IERC20.sol';
import './interfaces/IUniswapV2Factory.sol';
import './interfaces/IUniswapV2Callee.sol';

contract UniswapV2Pair is IUniswapV2Pair, UniswapV2ERC20 {
    using SafeMath  for uint;
    using UQ112x112 for uint224;

    uint public constant MINIMUM_LIQUIDITY = 10**3;
    bytes4 private constant SELECTOR = bytes4(keccak256(bytes('transfer(address,uint256)')));

    address public factory;
    address public token0;
    address public token1;

    uint112 private reserve0;           // uses single storage slot, accessible via getReserves
    uint112 private reserve1;           // uses single storage slot, accessible via getReserves
    uint32  private blockTimestampLast; // uses single storage slot, accessible via getReserves

    uint public price0CumulativeLast;
    uint public price1CumulativeLast;
    uint public kLast; // reserve0 * reserve1, as of immediately after the most recent liquidity event

    uint private unlocked = 1;
    modifier lock() {
        require(unlocked == 1, 'UniswapV2: LOCKED');
        unlocked = 0;
        _;
        unlocked = 1;
    }

    function getReserves() public view returns (uint112 _reserve0, uint112 _reserve1, uint32 _blockTimestampLast) {
        _reserve0 = reserve0;
        _reserve1 = reserve1;
        _blockTimestampLast = blockTimestampLast;
    }

    function _safeTransfer(address token, address to, uint value) private {
        (bool success, bytes memory data) = token.call(abi.encodeWithSelector(SELECTOR, to, value));
        require(success && (data.length == 0 || abi.decode(data, (bool))), 'UniswapV2: TRANSFER_FAILED');
    }

    event Mint(address indexed sender, uint amount0, uint amount1);
    event Burn(address indexed sender, uint amount0, uint amount1, address indexed to);
    event Swap(
        address indexed sender,
        uint amount0In,
        uint amount1In,
        uint amount0Out,
        uint amount1Out,
        address indexed to
    );
    event Sync(uint112 reserve0, uint112 reserve1);

    // 현재 컨트렉트 (UniswapV2Pair)를 배포한 컨트렉트 = UniswapV2Factory 컨트렉트이므로 
    // factory의 msg.sender를 통해 컨트렉트를 생성한 주소를 넣어줌
    constructor() public {
        factory = msg.sender;
    }

    // called once by the factory at time of deployment
    function initialize(address _token0, address _token1) external {
        require(msg.sender == factory, 'UniswapV2: FORBIDDEN'); // sufficient check
        token0 = _token0;
        token1 = _token1;
    }

    // 컨트렉트의 잔고가 얼마인지 확인하고 token pool에 token이 얼마나 들어왔는지 확인하고 정보 업데이트
    // 현재 컨트렉트의 잔고보다 token0, token1에서 확인한 잔고가 더 많으면
    // 돈을 받았다는 것을 확인 할 수 있게 됨.
    // update reserves and, on the first call per block, price accumulators
    function _update(uint balance0, uint balance1, uint112 _reserve0, uint112 _reserve1) private {
        require(balance0 <= uint112(-1) && balance1 <= uint112(-1), 'UniswapV2: OVERFLOW');
        uint32 blockTimestamp = uint32(block.timestamp % 2**32);
        uint32 timeElapsed = blockTimestamp - blockTimestampLast; // overflow is desired
        if (timeElapsed > 0 && _reserve0 != 0 && _reserve1 != 0) {
       
       	// uniwap을 price oracle로 쓰기위한 로직
      	// 현재가격 : 각각의 price들이 유지된 시간의 가중치를 더해 평균을 낸 값.
        //price0CumulativeLast, price0CumulativeLast는 public으로 다른 컨트렉트에서 가격을 확인 할 수 있다. 
            // * never overflows, and + overflow is desired
            price0CumulativeLast += uint(UQ112x112.encode(_reserve1).uqdiv(_reserve0)) * timeElapsed;
            price0CumulativeLast += uint(UQ112x112.encode(_reserve0).uqdiv(_reserve1)) * timeElapsed;
        }
        reserve0 = uint112(balance0);
        reserve1 = uint112(balance1);
        blockTimestampLast = blockTimestamp;
        emit Sync(reserve0, reserve1);
    }

// 프로토콜 Fee를 구하는 메소드
    // if fee is on, mint liquidity equivalent to 1/6th of the growth in sqrt(k)
    function _mintFee(uint112 _reserve0, uint112 _reserve1) private returns (bool feeOn) {
        address feeTo = IUniswapV2Factory(factory).feeTo();
        feeOn = feeTo != address(0);
        uint _kLast = kLast; // gas savings
        if (feeOn) {
            if (_kLast != 0) {
                uint rootK = Math.sqrt(uint(_reserve0).mul(_reserve1));
                uint rootKLast = Math.sqrt(_kLast);
                if (rootK > rootKLast) {
                    uint numerator = totalSupply.mul(rootK.sub(rootKLast));
                    uint denominator = rootK.mul(5).add(rootKLast);
                    uint liquidity = numerator / denominator;
                    if (liquidity > 0) _mint(feeTo, liquidity);
                }
            }
        } else if (_kLast != 0) {
            kLast = 0;
        }
    }

// LP Token을 만드는 메소드
// mint를 하는 기준 : 현재 컨트렉트가 기록하고있는 자산의 양 < token0, token1에 기록된 자산이 많으면 mint
// 적으면 burn을 해야함.
    // this low-level function should be called from a contract which performs important safety checks
    function mint(address to) external lock returns (uint liquidity) {
        (uint112 _reserve0, uint112 _reserve1,) = getReserves(); // gas savings
        
        /// mint를 하기위해 balanceOf로 잔고를 받아옴.
        uint balance0 = IERC20(token0).balanceOf(address(this));
        uint balance1 = IERC20(token1).balanceOf(address(this));
        
        // 받은 잔고 = 기록되어있는 잔고 - balanceOf로 확인한 잔고
        uint amount0 = balance0.sub(_reserve0);
        uint amount1 = balance1.sub(_reserve1);

		// 수수료 계산
        bool feeOn = _mintFee(_reserve0, _reserve1);
        uint _totalSupply = totalSupply; // gas savings, must be defined here since totalSupply can update in _mintFee
        
        // _totalSupply == 0 : 처음 컨트렉트에 Pair를 넣은 사람 
        // pair가 처음됐을땐 LP token의 1000배를 burn해야한다. 
        if (_totalSupply == 0) {
            liquidity = Math.sqrt(amount0.mul(amount1)).sub(MINIMUM_LIQUIDITY);
            
            // 0번 주소에 MINIMUM_LIQUIDITY생성 
            // 0번 주소는 소유자가 없으므로 즉 burn이 된다. 
           _mint(address(0), MINIMUM_LIQUIDITY); // permanently lock the first MINIMUM_LIQUIDITY tokens
        } else {
        
        // 처음 pair하는 경우가 아니면 인플레이션을 한다.
        // _reserve0, _reserve1를 계산했을 때 작은 값이 liquidity가 된다. 
            liquidity = Math.min(amount0.mul(_totalSupply) / _reserve0, amount1.mul(_totalSupply) / _reserve1);
        }
        require(liquidity > 0, 'UniswapV2: INSUFFICIENT_LIQUIDITY_MINTED');
        
        // to : 돈을 넣은 주소에게
        // liquidity :LP token을 share한다. 
        _mint(to, liquidity);

		// 잔고를 업데이트 해준다. 
        _update(balance0, balance1, _reserve0, _reserve1);
        
        // K = 두 토큰(reserve0, reserve1)의 곱
        if (feeOn) kLast = uint(reserve0).mul(reserve1); // reserve0 and reserve1 are up-to-date
        
        // 로그 남기기.
        emit Mint(msg.sender, amount0, amount1);
    }

    // this low-level function should be called from a contract which performs important safety checks
    function burn(address to) external lock returns (uint amount0, uint amount1) {
        (uint112 _reserve0, uint112 _reserve1,) = getReserves(); // gas savings
        address _token0 = token0;                                // gas savings
        address _token1 = token1;                                // gas savings
        
        // 각 토큰에 대해 잔고 정보를 받아옴.
        uint balance0 = IERC20(_token0).balanceOf(address(this));
        uint balance1 = IERC20(_token1).balanceOf(address(this));
        uint liquidity = balanceOf[address(this)];

        bool feeOn = _mintFee(_reserve0, _reserve1);
        uint _totalSupply = totalSupply; // gas savings, must be defined here since totalSupply can update in _mintFee
        
        // liquidity의 비율에 해당하는 각각의 토큰의 amount0(1) 만큼을 태우게 됨.
        amount0 = liquidity.mul(balance0) / _totalSupply; // using balances ensures pro-rata distribution
        amount1 = liquidity.mul(balance1) / _totalSupply; // using balances ensures pro-rata distribution
        require(amount0 > 0 && amount1 > 0, 'UniswapV2: INSUFFICIENT_LIQUIDITY_BURNED');
        _burn(address(this), liquidity);
        
        // 전송 
        _safeTransfer(_token0, to, amount0);
        _safeTransfer(_token1, to, amount1);
        balance0 = IERC20(_token0).balanceOf(address(this));
        balance1 = IERC20(_token1).balanceOf(address(this));

		// 잔고 업데이트
        _update(balance0, balance1, _reserve0, _reserve1);
        
        // K 값 계산
        if (feeOn) kLast = uint(reserve0).mul(reserve1); // reserve0 and reserve1 are up-to-date
        
        // 로그 기록
        emit Burn(msg.sender, amount0, amount1, to);
    }


	// 토큰을 교환 하는 함수
    // amount0Out, amount1Out : out이 2개 있는 이유
    // 암호화폐 대출서비스 (Aava, Compound)에서 빌린 토큰을 Swap하면서 만든 차액을 반납하는 경우를 대비해서 탄생
    // 즉, 유니스왑을 할 때 한 토큰만을 집어넣지 않을 수도 있다.
    // in 하는 시점 : swap함수가 실행되기 전에 pair컨트렉트의 교환하고자 하는 주소에 토큰을 먼저 넣고 swap 함수를 실행.
    // this low-level function should be called from a contract which performs important safety checks
    function swap(uint amount0Out, uint amount1Out, address to, bytes calldata data) external lock {
    
    // amount0Out, amount0Out 0보다 작으면 입금액이 부족함으로 수행하지 않음.
        require(amount0Out > 0 || amount0Out > 0, 'UniswapV2: INSUFFICIENT_OUTPUT_AMOUNT');
        (uint112 _reserve0, uint112 _reserve1,) = getReserves(); // gas savings
        require(amount0Out < _reserve0 && amount1Out < _reserve1, 'UniswapV2: INSUFFICIENT_LIQUIDITY');

        uint balance0;
        uint balance1;
        { // scope for _token{0,1}, avoids stack too deep errors
        address _token0 = token0;
        address _token1 = token1;
        require(to != _token0 && to != _token1, 'UniswapV2: INVALID_TO');
        
        // _token0,_token0를 amount0Out,amount1Out 만큼 전송함.
        if (amount0Out > 0) _safeTransfer(_token0, to, amount0Out); // optimistically transfer tokens
        if (amount1Out > 0) _safeTransfer(_token0, to, amount1Out); // optimistically transfer tokens
        
        //uniswapV2Call : 유니스왑을 실행하고나서 다른 행동을 하고싶은 경우 data가 0보다 크면 data를 인자로 받아서 함수 호출.
        if (data.length > 0) IUniswapV2Callee(to).uniswapV2Call(msg.sender, amount0Out, amount1Out, data);
        
        //돈을 넣었는지 잔고 확인.
        balance0 = IERC20(_token0).balanceOf(address(this));
        balance1 = IERC20(_token1).balanceOf(address(this));
        }
        
        // balance 조정.
        // balance가 보낼수 있는 양보다 작으면 0을 대입.
        uint amount0In = balance0 > _reserve0 - amount0Out ? balance0 - (_reserve0 - amount0Out) : 0;
        uint amount1In = balance1 > _reserve1 - amount1Out ? balance1 - (_reserve1 - amount1Out) : 0;
        
        // amount0Out, amount0Out 0보다 작으면 입금액이 부족함으로 수행하지 않음.
        require(amount0In > 0 || amount1In > 0, 'UniswapV2: INSUFFICIENT_INPUT_AMOUNT');
        { 
        
        // 수수료 (0.3%)를 낼 수 있는지 확인.
        // scope for reserve{0,1}Adjusted, avoids stack too deep errors
        uint balance0Adjusted = balance0.mul(1000).sub(amount0In.mul(3));
        uint balance1Adjusted = balance1.mul(1000).sub(amount1In.mul(3));
        require(balance0Adjusted.mul(balance1Adjusted) >= uint(_reserve0).mul(_reserve1).mul(1000**2), 'UniswapV2: K');
        }

		// 잔고 업데이트.
        _update(balance0, balance1, _reserve0, _reserve1);
        
        // 로그 기록.
        emit Swap(msg.sender, amount0In, amount1In, amount0Out, amount1Out, to);
    }

	// 입금된 토큰이 pair 컨트렉트에 담을 수 있는 토큰의 양을 넘으면 남은 여유분을 회수하는 메소드
    // force balances to match reserves
    function skim(address to) external lock {
        address _token0 = token0; // gas savings
        address _token1 = token1; // gas savings
        _safeTransfer(_token0, to, IERC20(_token0).balanceOf(address(this)).sub(reserve0));
        _safeTransfer(_token1, to, IERC20(_token1).balanceOf(address(this)).sub(reserve1));
    }

	// 토큰간 imbalance가 생겼을때 맞춰주기 위한 메소드
    // force reserves to match balances
    function sync() external lock {
        _update(IERC20(token0).balanceOf(address(this)), IERC20(token1).balanceOf(address(this)), reserve0, reserve1);
    }
}
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