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## 简介
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## 简介
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Fixed circuit是在电路初始化阶段预先向fixed_table填入一些cell数据,在后续电路运行过程中进行lookup查表操作;
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Fixed circuit是在电路初始化阶段预先向fixed_table填入一些cell数据,在后续电路运行过程中进行lookup查表操作;
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当前fixed_table填入了几种类型的数据:1. evm opcode的信息,2. 8bit范围内数据的与、或、异或操作结果,3. 10bit、16bit可表示的全量的数据,用于数据的范围证明。注意,10bit数据我们的数据是1-1024,不是0-1023。16bit数据是0-65535。
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当前fixed_table填入了几种类型的数据:1. evm opcode的信息,2. 8bit范围内数据的与、或、异或操作结果,3. 10bit、16bit可表示的全量的数据,用于数据的范围证明。注意,10bit数据我们的数据是1-1024,不是0-1023。16bit数据是0-65535。
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## Witness、Column设计
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## Witness、Column设计
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在Witness中为不同场景预先生成一行行(Row)数据,将它们填入Fixed Table中作为lookup查询的去向,优化在电路运算过程常见的计算场景(如:8bit范围的与、或、异或运算);且在零知识证明中,实现范围比较功能有点困难,因为无法直接进行大小比较。为了在零知识证明中实现范围比较,通常需要使用额外的技巧和方法,如进行查表,预先将一段范围的数据填入表中,范围比较时将数据查表,如果在表中,则表示数据在指定范围。
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在Witness中为不同场景预先生成一行行(Row)数据,将它们填入Fixed Table中作为lookup查询的去向,优化在电路运算过程常见的计算场景(如:8bit范围的与、或、异或运算);且在零知识证明中,实现范围比较功能有点困难,因为无法直接进行大小比较。为了在零知识证明中实现范围比较,通常需要使用额外的技巧和方法,如进行查表,预先将一段范围的数据填入表中,范围比较时将数据查表,如果在表中,则表示数据在指定范围。
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```Rust
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```Rust
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pub struct Row {
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pub struct Row {
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pub tag: Tag,
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pub tag: Tag,
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pub value_0: Option<U256>,
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pub value_0: Option<U256>,
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pub value_1: Option<U256>,
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pub value_1: Option<U256>,
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pub value_2: Option<U256>,
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pub value_2: Option<U256>,
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}
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}
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#[derive(Clone, Copy, Debug, Default, Serialize)]
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#[derive(Clone, Copy, Debug, Default, Serialize)]
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pub enum Tag {
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pub enum Tag {
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#[default]
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#[default]
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And,
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And,
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Or,
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Or,
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Xor,
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Xor,
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U16,
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U16,
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Bytecode,
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Bytecode,
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}
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}
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```
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```
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#### Row的设计如下
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#### Row的设计如下
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**tag**字段的不同场景
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**tag**字段的不同场景
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1. 数据标识,对LogicAnd、LogicOr、LogicXor、Bytecode等类型,使用下列定义Tag::And、Or、Xor、Bytecode
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1. 数据标识,对LogicAnd、LogicOr、LogicXor、Bytecode等类型,使用下列定义Tag::And、Or、Xor、Bytecode
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2. 对于10bit、16bit的范围的数据,Tag列未使用<br/>
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2. 对于10bit、16bit的范围的数据,Tag列未使用<br/>
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**value_0**字段
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**value_0**字段
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1. And, Or, Xor操作中需要两个操作数,标识左边的操作数
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1. And, Or, Xor操作中需要两个操作数,标识左边的操作数
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2. Bytecode类型中标识 evm opcode
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2. Bytecode类型中标识 evm opcode
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3. 16bit范围的数据查找表,标识一个[0..1<<16-1]范围的数据<br/>
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3. 16bit范围的数据查找表,标识一个[0..1<<16-1]范围的数据<br/>
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**value_1**字段
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**value_1**字段
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1. And, Or, Xor操作中需要两个操作数,标识右边的操作数
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1. And, Or, Xor操作中需要两个操作数,标识右边的操作数
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2. Bytecode类型中对于Push类型的操作码,标识push到栈上的字节数,其它类型的操作码数值为0
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2. Bytecode类型中对于Push类型的操作码,标识push到栈上的字节数,其它类型的操作码数值为0
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3. 10bit范围的数据查找表,该字段赋值为固定的`U10_TAG` <br/>
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3. 10bit范围的数据查找表,该字段赋值为固定的`U10_TAG` <br/>
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**value_2**字段
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**value_2**字段
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1. And, Or, Xor操作的计算结果
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1. And, Or, Xor操作的计算结果
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2. Bytecode类型中如果Push到栈上的数据大于15则改值为1,其它情况为0。即为Push的is_high。
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2. Bytecode类型中如果Push到栈上的数据大于15则改值为1,其它情况为0。即为Push的is_high。
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3. 10bit范围的数据查找表,标识一个[1..1<<10]范围的数据
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3. 10bit范围的数据查找表,标识一个[1..1<<10]范围的数据
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###### Fixed电路为不同的场景生成多行Row数据,将它填入Fixed_table表后示例如下:
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###### Fixed电路为不同的场景生成多行Row数据,将它填入Fixed_table表后示例如下:
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| tag | value_0 | value_1 | value_2 |
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| tag | value_0 | value_1 | value_2 |
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----|----|----|-----|
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----|----|----|-----|
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| And | 0 | 0 | 0 |
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| And | 0 | 0 | 0 |
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| And | 0 | 1 | 0 |
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| And | 0 | 1 | 0 |
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| And | ...| ...| ...|
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| And | ...| ...| ...|
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| And | 255 | 0 | 0 |
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| And | 255 | 0 | 0 |
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| And | 255 | 1 | 255 |
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| And | 255 | 1 | 255 |
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| Or | 0 | 0 | 0 |
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| Or | 0 | 0 | 0 |
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| Or | 0 | 1 | 1 |
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| Or | 0 | 1 | 1 |
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| Or | ...| ...| ...|
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| Or | ...| ...| ...|
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| Or | 255 | 0 | 255 |
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| Or | 255 | 0 | 255 |
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| Or | 255 | 1 | 255 |
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| Or | 255 | 1 | 255 |
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| Xor | ...| ...| ...|
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| Xor | ...| ...| ...|
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| Bytecode | MLOAD | 0 | 0 |
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| Bytecode | MLOAD | 0 | 0 |
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| Bytecode | PUSH1 | 1 | 0|
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| Bytecode | PUSH1 | 1 | 0|
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| Bytecode | PUSH30 | 30 | 1|
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| Bytecode | PUSH30 | 30 | 1|
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| Bytecode | ...| ...| ...|
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| Bytecode | ...| ...| ...|
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| | 256 (不必从0开始) | U10_TAG | 1|
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| | 256 (不必从0开始) | U10_TAG | 1|
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| | ... | U10_TAG| ... |
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| | ... | U10_TAG| ... |
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| | 65535 | U10_TAG| 1024|
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| | 1279 | U10_TAG| 1024|
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| | 1280 | | |
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## 使用
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| | .... | | |
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| | 65535 | | |
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Fixed Circuit电路填写预定义的值到Fixed Table后,可以使用在其它电路的后续lookup查表操作中,例如:用来实现一些数值的范围证明(证明数值在u10, u16范围),或一些逻辑运算操作(And, Or, Xor);下面给出范围约束的示例:
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## 使用
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State Circuit记录了栈上、内存操作的动态,当约束栈上元素时需要校验元素指向栈的指针,因为EVM中栈上的元素最多可以有1024个,指向栈的索引范围必须在u10;EVM的内存状态中操作是以byte为单位的,因此约束内存元素时所指向的值在u8范围。
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Fixed Circuit电路填写预定义的值到Fixed Table后,可以使用在其它电路的后续lookup查表操作中,例如:用来实现一些数值的范围证明(证明数值在u10, u16范围),或一些逻辑运算操作(And, Or, Xor);下面给出范围约束的示例:
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```Rust
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fn new( meta: &mut ConstraintSystem<F>,
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State Circuit记录了栈上、内存操作的动态,当约束栈上元素时需要校验元素指向栈的指针,因为EVM中栈上的元素最多可以有1024个,指向栈的索引范围必须在u10;EVM的内存状态中操作是以byte为单位的,因此约束内存元素时所指向的值在u8范围。
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Self::ConfigArgs {
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q_enable, state_table, fixed_table,
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```Rust
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}: Self::ConfigArgs,
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fn new( meta: &mut ConstraintSystem<F>,
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) -> Self{
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Self::ConfigArgs {
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q_enable, state_table, fixed_table,
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.....
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}: Self::ConfigArgs,
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meta.lookup_any("STATE_lookup_stack_pointer", |meta| {
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) -> Self{
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let mut constraints = vec![];
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// 1<= pointer_lo <=1024 in stack
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.....
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let entry = LookupEntry::U10(meta.query_advice(config.pointer_lo, Rotation::cur()));
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|
meta.lookup_any("STATE_lookup_stack_pointer", |meta| {
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let stack_condition = config.tag.value_equals(state::Tag::Stack, Rotation::cur())(meta);
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let mut constraints = vec![];
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if let LookupEntry::Conditional(expr, entry) = entry.conditional(stack_condition) {
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|
// 1<= pointer_lo <=1024 in stack
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|
let lookup_vec = config.fixed_table.get_lookup_vector(meta, *entry);
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|
let entry = LookupEntry::U10(meta.query_advice(config.pointer_lo, Rotation::cur()));
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constraints = lookup_vec
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|
let stack_condition = config.tag.value_equals(state::Tag::Stack, Rotation::cur())(meta);
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|
.into_iter()
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|
if let LookupEntry::Conditional(expr, entry) = entry.conditional(stack_condition) {
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.map(|(left, right)| {
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let lookup_vec = config.fixed_table.get_lookup_vector(meta, *entry);
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|
let q_enable = meta.query_selector(config.q_enable);
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|
constraints = lookup_vec
|
|
(q_enable * left * expr.clone(), right)
|
|
.into_iter()
|
|
})
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.map(|(left, right)| {
|
|
.collect();
|
|
let q_enable = meta.query_selector(config.q_enable);
|
|
}
|
|
(q_enable * left * expr.clone(), right)
|
|
constraints
|
|
})
|
|
});
|
|
.collect();
|
|
|
|
}
|
|
....
|
|
constraints
|
|
|
|
});
|
|
}
|
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```
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....
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1. 构造基于栈指针`config.pointer_lo `的LookupEntry对象
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}
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2. 设置约束启用条件为栈上的对象 stack_condition
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```
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3. 使用halo2提供的lookup_any方法将栈指针在预先填写好的fixed table表上进行lookup校验,如果不在u16范围则lookup校验失败。
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1. 构造基于栈指针`config.pointer_lo `的LookupEntry对象
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2. 设置约束启用条件为栈上的对象 stack_condition
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3. 使用halo2提供的lookup_any方法将栈指针在预先填写好的fixed table表上进行lookup校验,如果不在u16范围则lookup校验失败。
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