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Uniswap V2 第6章 闪电兑换：先拿币后付款

讲解 Uniswap V2 的 flash swap：pair.swap 的乐观转账机制、回调 uniswapV2Call、还款金额与手续费计算。

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Uniswap V2 第6章 闪电兑换：先拿币后付款

Uniswap V2 第 6 章：闪电兑换（Flash Swap）

Uniswap V2 一个强大且独特的特性：你可以先从池子拿走代币、在同一笔交易里再还回去（还本 + 手续费），中间想干啥都行。这就是 flash swap（闪电兑换/闪电贷的雏形）。它是第 8 章套利的基础。

目录

1. 什么是 flash swap

普通 swap：你先给输入币，才拿输出币。

flash swap：池子先把你要的币转给你，在同一笔交易结束前，你只要保证把”该付的”补齐（让 x·y=k 的不等式成立）即可。你可以：

  • 借出来去别处套利，用赚到的钱还款（第 8 章）。
  • 借 A 币、最后用 B 币还（真正的”兑换”，无需预先持有输入币）。
  • 借出来还闪电贷、清算、再平衡等。

关键：这一切必须在一笔交易内完成。 如果交易结束时没还够，整笔交易 revert，就像什么都没发生。

2. 乐观转账：pair.swap 的关键设计

回忆第 2 章 pair.swap 的顺序：

function swap(uint amount0Out, uint amount1Out, address to, bytes calldata data) {
    // ① 先把输出币乐观地转给 to
    if (amount0Out > 0) _safeTransfer(token0, to, amount0Out);
    if (amount1Out > 0) _safeTransfer(token1, to, amount1Out);
    // ② 如果 data 非空，回调 to 合约的 uniswapV2Call（把控制权交给你）
    if (data.length > 0) IUniswapV2Callee(to).uniswapV2Call(msg.sender, amount0Out, amount1Out, data);
    // ③ 读取转账后的实际余额
    balance0 = IERC20(token0).balanceOf(address(this));
    balance1 = IERC20(token1).balanceOf(address(this));
    // ④ 校验 K 不等式（扣 0.3% 费后乘积不减）
    require(balance0Adjusted · balance1Adjusted >= reserve0 · reserve1 · 1000²);
}

“先转出（①）、再回调（②）、最后校验（④）” 就是 flash swap 的精髓：

  • 你在回调 ② 里已经拿到了币，可以自由使用。
  • 只要在回调结束前把还款转回 Pair，让 ④ 的不等式成立即可。
  • 普通 swap 不传 data，跳过回调，必须事先转入输入币才能让 ④ 通过。

3. uniswapV2Call 回调

当你调用 pair.swap(..., data) 且 data 非空，Pair 会回调你的合约：

function uniswapV2Call(address sender, uint256 amount0, uint256 amount1, bytes calldata data) external {
    // 此时你已经收到了借出的币，在这里：
    // - 做你的事（套利/清算/...）
    // - 计算还款额
    // - 把还款转回 pair
}
  • sender：发起 pair.swap 的地址（应是你自己的合约）。
  • amount0/amount1：池子借给你的两种币数量（通常只有一个 > 0）。
  • data：你在 flashSwap 里编码进去的自定义数据（比如借的是哪种币、原始调用者是谁）。

4. 还多少：flash swap 的手续费

flash swap 沿用 swap 的 0.3% 费率。如果你借出 amount 个某币、最后用同一种币还，需要还：

fee = amount · 3 / 997 + 1   （向上取整）
还款额 = amount + fee

为什么是 3/997 而不是 3/1000？因为 0.3% 费率定义在”输入”上：要让池子的调整后余额满足不等式，借出 amount 需补回的最小费用恰好是 amount·3/997（可由 K 不等式反推）。+1 向上取整保证足额，避免因舍入差 1 wei 导致 revert。

注意：如果你借 A、用 B 还（真正的兑换式 flash swap），费率体现为 swap 公式本身，不必单独算这个 fee。上面的公式针对”借某币、还同币”的场景（最常见的闪电贷用法）。

5. 案例：借 10,000 DAI 要还多少

amount = 10,000 DAI
fee = 10,000 · 3 / 997 + 1 = 30,000/997 + 1 ≈ 30.09 + 1 ≈ 31.09 → 取整后约 31 DAI（实现里整数运算）
还款额 = 10,000 + 31 = 10,031 DAI

也就是说，你借 1 万 DAI，在交易结束前要还回约 10,031 DAI（多还约 31 DAI 作为手续费，归 LP）。这 31 DAI 必须来自你在回调里赚到的钱——如果套利赚了 100 DAI，扣掉 31 还净赚 69。

6. 安全检查：两道 require

写 flash swap 合约时，回调里必须做两道防护：

function uniswapV2Call(address sender, ...) external {
    // ① 调用者必须是 Pair 合约（防止任何人随便调你的回调）
    require(msg.sender == address(pair), "not pair");
    // ② sender 必须是你自己（防止别人借用你的合约去触发 Pair 回调你）
    require(sender == address(this), "not sender");
    ...
}

为什么需要 ②？因为 pair.swap 的 to 可以是任意地址。如果 Eve 调用 pair.swap(to=你的合约)，你的回调会被触发、sender 会是 Eve。检查 sender == address(this) 确保只有你自己发起的 flash swap 才会执行还款逻辑，防止被人薅走你合约里的钱。

7. 完整流程图

你 → 你的FlashSwap合约.flashSwap(token, amount)
        │ 编码 data = (token, msg.sender)
        ▼
     pair.swap(amountOut, to=你的合约, data)
        │ ① 先把 amount 个 token 转给你的合约（乐观转账）
        │ ② 回调 你的合约.uniswapV2Call(sender, ...)
        ▼
     uniswapV2Call:
        │ require msg.sender==pair, sender==自己
        │ 用借来的币做事（套利等）
        │ 算 fee = amount·3/997 + 1
        │ 把 amount+fee 转回 pair
        ▼
     回到 pair.swap ④：校验 K 不等式 ✓ → 交易成功
        （若还款不足 → 不等式不成立 → 整笔 revert）

8. 本章小结

  1. flash swap = 先从池子拿币、同一笔交易内还本付费；中间可自由使用借来的币。
  2. 基础是 pair.swap 的 “乐观转账 → 回调 → 末尾校验 K” 顺序。
  3. data 非空时触发 uniswapV2Call 回调，你在里面拿到币并安排还款。
  4. 借某币还同币的费用：fee = amount·3/997 + 1，还款 = amount + fee，归 LP。
  5. 回调里必须 require(msg.sender==pair) 和 require(sender==自己) 两道防护。
  6. 还款不足则 K 不等式不成立，整笔交易 revert（无副作用）。

9. 动手练习

对应课程的 Flash Swap 练习：写一个合约，从 Pair 借币再还。

练习：实现 UniswapV2FlashSwap

interface IUniswapV2Pair {
    function swap(uint amount0Out, uint amount1Out, address to, bytes calldata data) external;
    function token0() external view returns (address);
    function token1() external view returns (address);
}

实现两个函数：

  1. flashSwap(address token, uint amount)：

    • 校验 token 是 token0 或 token1。
    • 根据 token 决定 amount0Out/amount1Out（借哪种，另一种为 0）。
    • 编码 data = abi.encode(token, msg.sender)。
    • 调用 pair.swap(amount0Out, amount1Out, address(this), data)。

  2. uniswapV2Call(address sender, uint amount0, uint amount1, bytes data)：

    • require(msg.sender == address(pair)) 和 require(sender == address(this))。
    • 解码 data 得到 token 和原始 caller。
    • 确定借到的 amount（amount0 或 amount1 里 > 0 的那个）。
    • 算 fee = amount*3/997 + 1，amountToRepay = amount + fee。
    • 从 caller 收取 fee（transferFrom(caller, this, fee)），然后把 amountToRepay 转回 pair。

测试要点：

  • setUp 给 caller 充一点币用于支付 fee，并 approve 给你的 FlashSwap 合约。
  • 调 flashSwap(DAI, 10000e18)，断言交易成功、pair 储备恢复（拿回了本+费）。

运行

forge test --evm-version cancun --fork-url $FORK_URL \
  --match-path test/UniswapV2FlashSwap.t.sol -vvv

下一章（第 7 章 TWAP）讲：如何用 Uniswap V2 的累积价格构建抗操纵的时间加权平均价预言机。

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