“黑客”這個(gè)詞想必我們已經(jīng)如雷貫耳了。我們一聽(tīng)到黑客通常在大腦中的印象就是一群穿著黑衣，躲在小屋里偷偷用著數(shù)臺(tái)電腦針對(duì)某組計(jì)算機(jī)，神不知鬼不覺(jué)地進(jìn)行攻擊。他們通常會(huì)攻入一些網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)，潛伏在一些大型網(wǎng)站，窺探甚至竊取用戶隱私，比如竊取你的QQ號(hào)、微信號(hào)、你的郵箱，諸如此類的事情。他們通常擁有高超的技術(shù)，于無(wú)形中做很多我們或驚嘆或驚嚇的事。他們就像《海盜船》的Jack船長(zhǎng)一樣分明是“惡勢(shì)力”，卻又詭異、神秘，有超強(qiáng)的能力，而好萊塢中各類電影和電視劇對(duì)黑客的渲染更是使我們對(duì)他們的世界充滿了探究的意愿。

　　其實(shí)黑客有時(shí)候也是統(tǒng)稱，也有灰客、白客。然而，以上這只是狹義上的黑客，其實(shí)在現(xiàn)在的英語(yǔ)中用Cracker來(lái)描述這種專門(mén)搞計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)破壞的人。而廣義上講，黑客（Hacker）對(duì)于程序員而言其實(shí)是指精通于計(jì)算機(jī)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的人。所以這么一來(lái)我們就能理解為何許多偉大的系統(tǒng)締造者、編程語(yǔ)言締造者能被稱為黑客了，盡管他們并不是以破壞系統(tǒng)而聞名。

　　1. Unix系統(tǒng)創(chuàng)始人Dennis Ritchie

　　這里首先介紹的就是大名鼎鼎的Dennis Ritchie，于2011年12月逝世。他是偉大的Unix系統(tǒng)的創(chuàng)始人，同時(shí)也是著名經(jīng)典的C編程語(yǔ)言的締造者。曾在1983年從ACM獲得圖靈獎(jiǎng)。在早些時(shí)候，Unix系統(tǒng)其實(shí)是用匯編語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的，那個(gè)時(shí)候Dennis Ritchie與另一個(gè)偉大的黑客Ken Thompson（現(xiàn)就職于Google，并打造了Go語(yǔ)言）在貝爾實(shí)驗(yàn)室一起實(shí)現(xiàn)了在DEC生產(chǎn)的PDP-7計(jì)算機(jī)上的Unix系統(tǒng)。那時(shí)，他倆準(zhǔn)備將此操作系統(tǒng)移植到PDP-11上。剛開(kāi)始，PDP-11上的Unix系統(tǒng)仍然是用匯編語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的，但是因?yàn)镻DP-11與PDP-7的變化還是有不少的，所以那時(shí)候開(kāi)發(fā)者打算用B語(yǔ)言來(lái)重寫(xiě)該系統(tǒng)。B語(yǔ)言是由Ken Thompson從BCPL編程語(yǔ)言簡(jiǎn)化而來(lái)的。然而，B語(yǔ)言無(wú)法很好利用PDP-11上的某些特性，比如字節(jié)尋址，這就使得Dennis Ritchie與Ken Thompson一起打造了更靈活、更強(qiáng)大的C編程語(yǔ)言。而C語(yǔ)言一開(kāi)始也就是針對(duì)PDP-11計(jì)算機(jī)上的Unix系統(tǒng)而打造的。在1972年，Unix中的大部分代碼都用C語(yǔ)言重寫(xiě)。到1973年，引入了結(jié)構(gòu)體類型 struct 之后，C語(yǔ)言就基本成型了，因?yàn)樗銐驈?qiáng)大，所以足以擔(dān)當(dāng)Unix系統(tǒng)內(nèi)核大部分功能的實(shí)現(xiàn)。而此時(shí)的C語(yǔ)言也被稱作為“K&R C”。

　　當(dāng)然，Dennis Ritchie也有他調(diào)皮的一面。在早期開(kāi)發(fā)的Unix系統(tǒng)中，他特意留了一些后門(mén)。其他開(kāi)發(fā)者用自己賬號(hào)登錄系統(tǒng)之后，他們發(fā)現(xiàn)自己的文件或某些資料被改動(dòng)過(guò)，一直很納悶。他們后來(lái)通過(guò)排查，發(fā)現(xiàn)了當(dāng)時(shí)Unix系統(tǒng)的一個(gè)漏洞，把它堵上后，但沒(méi)過(guò)多久自己的賬號(hào)又被侵入了。后來(lái)才知道，原來(lái)是Dennis Ritchie在C語(yǔ)言編譯器上埋下了后門(mén)，所以只要他們用編譯器編一次程序，那么漏洞就會(huì)自動(dòng)生成，哈哈……這個(gè)也讓筆者聯(lián)想起前兩年很多iOS開(kāi)發(fā)者通過(guò)百度網(wǎng)盤(pán)下載帶有后門(mén)的Xcode，使得很多App受到木馬侵襲，而且該木馬能躲過(guò)Apple的代碼審核機(jī)制。盡管該漏洞破壞性不大，因?yàn)閕OS系統(tǒng)以及iOS設(shè)備處理器的本身運(yùn)行安全機(jī)制很厲害，不過(guò)這也說(shuō)明了來(lái)自編譯器的后門(mén)是防不勝防的。

　　2. Linux系統(tǒng)內(nèi)核締造者Linus Torvalds

　　下面說(shuō)的這位黑客應(yīng)該大家非常熟悉了，就是大名鼎鼎的Linus Torvalds，Linux系統(tǒng)內(nèi)核的締造者，Git版本管理工具的締造者。Linus Torvalds從1988到1996年在自己祖國(guó)芬蘭的赫爾辛基大學(xué)修完了碩士學(xué)位。在此期間，他看了Andrew Tanenbaum的一本書(shū)《Operating Systems： Design and Implementation》，在此書(shū)中Andrew描述的是MINIX系統(tǒng)，該系統(tǒng)是Unix剝離下來(lái)的一個(gè)用于教學(xué)的版本。此時(shí)，由于在芬蘭很難獲得軟件，所以這也促成了Linus Torvalds喜歡自己動(dòng)手的習(xí)慣，他購(gòu)買(mǎi)了一套Sinclair QL，然后自己為它寫(xiě)了一套匯編器以及編輯器，然后自己獨(dú)立編寫(xiě)了一個(gè)類似吃豆人（Pac-Man）的小游戲，稱為Cool Man。在1991年，他購(gòu)買(mǎi)了基于Intel 80386的IBM PC，同時(shí)在此之前也收到了MINIX的一個(gè)拷貝，從而他就開(kāi)始了在Intel 80386上的Linux內(nèi)核開(kāi)發(fā)。Linux的第一個(gè)版本正式版本1.0在1994年3月14號(hào)發(fā)布。在2005年，Linus創(chuàng)建了Git這一版本控制系統(tǒng)（VCS）的開(kāi)源項(xiàng)目，基于GPLv2許可證?，F(xiàn)在我們看到很多項(xiàng)目、工具以及網(wǎng)站都會(huì)默認(rèn)使用Git工具進(jìn)行版本控制，包括Xcode，GitHub等等。

　　當(dāng)然，Linus Torvalds跟不少程序員一樣，也有偏執(zhí)、狂傲的一面。比如在開(kāi)發(fā)Git項(xiàng)目過(guò)程中，有位開(kāi)發(fā)者表示Git項(xiàng)目用的都是純C語(yǔ)言而不是C++表示不可理解，而且也直言不諱：“別拿可移植性說(shuō)事，那是屁話”。并且還指出，蠻力地直接操作文本，既啰嗦又易錯(cuò)，而且很難跟上高層代碼邏輯。當(dāng)時(shí)Linus Torvalds對(duì)此發(fā)出了強(qiáng)烈的不滿！他一上來(lái)也爆粗口——“YOU * are full of bull shit”，緊接著他開(kāi)始炮轟C++了，哈哈。大致意思如下：

　　C++是一種可怕的語(yǔ)言。而且因?yàn)橛写罅坎粔驑?biāo)準(zhǔn)的程序員在使用而使情況更糟，以至于極容易產(chǎn)生徹頭徹尾的垃圾（total and utter crap）。老實(shí)說(shuō)，選擇C就是為了把C++程序員踢出去?！矣羞@樣的結(jié)論，任何喜歡用C++而不是C開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的程序員可能都是我希望踢出去的人，免得他們來(lái)搞亂我參與的項(xiàng)目。C++會(huì)導(dǎo)致非常非常糟糕的設(shè)計(jì)選擇。你們這些C++程序員總是一上來(lái)就用語(yǔ)言的那些’漂亮的’庫(kù)特性比如STL、Boost和其他徹頭徹尾的垃圾，這可能對(duì)你們的程序有所‘幫助’，但是卻會(huì)導(dǎo)致：

　　（1）當(dāng)庫(kù)無(wú)法工作時(shí)無(wú)窮無(wú)盡的折磨（別跟我說(shuō)什么STL尤其是Boost很穩(wěn)定而且可移植性很好，那全是屁話，而且一點(diǎn)都不可笑）

　?。?）低效的抽象編程模型，可能在兩年之后你會(huì)注意到有些抽象效果不怎么樣，但是所有代碼已經(jīng)依賴于圍繞它設(shè)計(jì)的‘漂亮’對(duì)象模型了，如果不重寫(xiě)應(yīng)用程序，就無(wú)法改正。

　　呵呵，其實(shí)Linus說(shuō)得也確實(shí)沒(méi)錯(cuò)。對(duì)于一些系統(tǒng)級(jí)項(xiàng)目，使用C++甚至更高級(jí)的編程語(yǔ)言可能反而會(huì)使整個(gè)項(xiàng)目難以維護(hù)，因?yàn)楫?dāng)代碼量上升的時(shí)候，很多設(shè)計(jì)需要圍繞原有的設(shè)計(jì)模型進(jìn)行。這就好比洗衣機(jī)的滾筒，洗衣的次數(shù)多了，滾筒上就會(huì)慢慢沾滿各種碎衣料，然后越滾越多。C語(yǔ)言的設(shè)計(jì)理念就是專注于功能模塊，而不是以某個(gè)特定的設(shè)計(jì)模型為中心展開(kāi)堆碼，這也是C語(yǔ)言的靈活性所在。

　　以上我們談到的是Hacker這個(gè)詞，他是一個(gè)名詞，用于表示某類人。而我們?nèi)粘Ｋf(shuō)的黑客還能做動(dòng)詞使用，其實(shí)也就是對(duì)應(yīng)英語(yǔ)中Hack這個(gè)單詞。Hack本意是劈、砍、亂踢這類意思，因而當(dāng)它用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)就是指對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行猛烈攻擊，從而找到其漏洞?，F(xiàn)在由于Hack的使用范圍又廣了，它還能用于編程語(yǔ)言。像Apple在2014年推出Swift編程語(yǔ)言時(shí)就稱它為Hackable programming language。這里的Hackable就是說(shuō)該編程語(yǔ)言是可用來(lái)做各種另類玩法的，在現(xiàn)有語(yǔ)法體系中能玩出令人意想不到的效果，寫(xiě)出驚世駭俗的代碼來(lái)。而C語(yǔ)言也是Hackable的。因?yàn)樗`活、強(qiáng)大，不死板，所以我們很多時(shí)候可以用C語(yǔ)言的語(yǔ)法糖實(shí)現(xiàn)各種相當(dāng)不錯(cuò)的API封裝以及功能實(shí)現(xiàn)。我這里舉兩個(gè)簡(jiǎn)單的例子。

　　像我們用C語(yǔ)言在開(kāi)發(fā)一套程序時(shí)，有時(shí)為了調(diào)試方便會(huì)自己定義一個(gè)用于打印輸出日志的接口，在調(diào)試模式將它開(kāi)啟，在發(fā)布模式將它屏蔽。對(duì)于遵循C99的編譯器，我們通常會(huì)這么定義：

　　#ifdef DEBUG

　　#define DEBUG_LOG（。。.） （void）printf（__VA_ARGS__）

　　#else

　　#define DEBUG_LOG（。。.） （void）0

　　#endif

　　而對(duì)于不遵循C99標(biāo)準(zhǔn)的C語(yǔ)言編譯器，并且不能使用不定參數(shù)個(gè)數(shù)的宏定義時(shí)我們?nèi)绾味x呢？我們初步能想到的是以下這種方式：

　　#ifdef DEBUG

　　#define DEBUG_LOG （void）printf

　　#else

　　#define DEBUG_LOG （void）

　　#endif

　　這種定義方式基本沒(méi)什么問(wèn)題。不過(guò)當(dāng)我們碰到以下這種代碼時(shí)，這種定義方式在發(fā)布模式下的行為會(huì)與前面C99模式的有所不同。

　　int a = 10;

　　DEBUG_LOG（“a = %dn”， ++a）;

　　我們請(qǐng)注意看，這里在DEBUG_LOG中對(duì)所要打印的變量a進(jìn)行了遞增操作，從而使得變量a在調(diào)用DEBUG_LOG之前產(chǎn)生了副作用。依照C99那種定義方式，在發(fā)布模式下，由于整個(gè)DEBUG_LOG（…）這個(gè)宏被定義為了 （void）0，所以這里面的表達(dá)式都不會(huì)被擴(kuò)展出來(lái)，因此++a這個(gè)表達(dá)式是不存在于源代碼中的。而在上面C90模式下的實(shí)現(xiàn)方式由于沒(méi)有屏蔽++a這個(gè)表達(dá)式，從而會(huì)使它產(chǎn)生副作用。那如果我們想在發(fā)布模式下與C99那種形式一樣屏蔽掉DEBUG_LOG宏中所有表達(dá)式的副作用該如何實(shí)現(xiàn)呢？其實(shí)非常簡(jiǎn)單！在C90中就已經(jīng)有了編譯時(shí)行為的操作符——sizeof！sizeof操作符內(nèi)的表達(dá)式在C90中是不會(huì)產(chǎn)生任何副作用的。同時(shí)，由于對(duì)于打印函數(shù)來(lái)說(shuō)，必定存在一個(gè)表示字符串的表達(dá)式，因此我們也無(wú)需擔(dān)心傳入的表達(dá)式是否可能為void表達(dá)式。所以我們可以在發(fā)布模式下這么定義DENUG_LOG：

　　#define DEBUG_LOG （void）sizeof

　　非常神奇吧～正因?yàn)镃語(yǔ)言有各種形式的類型、操作符、預(yù)處理器的存在，所以我們可以用它實(shí)現(xiàn)多種功能，從而達(dá)到自己期望的效果。

　　我們?cè)倥e一個(gè)例子，是關(guān)于聯(lián)合體的。聯(lián)合體是個(gè)好東東！它一般用于抽象數(shù)據(jù)類型，從而可使得該數(shù)據(jù)類型在某一特定場(chǎng)合是一種類型，再另一種特定場(chǎng)合又是另一種類型，但是所占的存儲(chǔ)空間是其中最大的成員那個(gè)。所以它既能做到類型抽象的作用，同時(shí)也能縮減存儲(chǔ)空間，對(duì)于一些系統(tǒng)開(kāi)發(fā)而言很有幫助。我們下面想定義一個(gè)聯(lián)合體類型的常量數(shù)組，但是該常量數(shù)組中每個(gè)元素的數(shù)據(jù)類型可能是不同的。在遵循C99標(biāo)準(zhǔn)的代碼中我們可能會(huì)這么寫(xiě)：

　　static const union MyData

　　{

　　int i;

　　float f;

　　}sc_list［］ = {

　　{.i = 10}，

　　{.f = 0.5f}，

　　{.i = 20}

　　};

　　如果是在不遵循C99標(biāo)準(zhǔn)的C語(yǔ)言中該如何表示呢？我們這里能看到，第二個(gè)元素是直接對(duì)f單精度浮點(diǎn)類型的成員進(jìn)行初始化，所以如果我們直接寫(xiě)0.5f那由于其實(shí)元素是int類型，編譯器仍然會(huì)將它轉(zhuǎn)為int類型，從而變?yōu)檎麛?shù)0。其實(shí)如果我們知道在當(dāng)前C語(yǔ)言環(huán)境中倘若單精度浮點(diǎn)用的是遵循IEEE754規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)表示的話，那么我們可以直接用IEEE754對(duì)二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)的表示來(lái)做替換。這里，0.5在IEEE754標(biāo)準(zhǔn)中32位單精度浮點(diǎn)的表示為0x3F000000，所以我們可以用以下代碼進(jìn)行替代：

　　static const union MyData

　　{

　　int i;

　　float f;

　　}sc_list［］ = {

　　10，

　　0x3F000000，

　　20

　　};

　　這就是一種Hack方法。感謝各位能看完此貼，本貼主要討論了關(guān)于黑客的一些科普介紹，并且沒(méi)有針對(duì)計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)攻擊做詳細(xì)介紹。因?yàn)榇祟愇恼缕鋵?shí)也已經(jīng)有不少了，這里提供一篇比較不錯(cuò)的關(guān)于緩存溢出攻擊的文章，講得比較詳細(xì)：http://www.cnblogs.com/fanzhidongyzby/archive/2013/08/10/3250405.html

　　此外，如果大家想了解Linus Torvalds“炮轟”C++更詳細(xì)的信息，可見(jiàn)此貼：http://os.51cto.com/art/200709/55562.htm。

　　C語(yǔ)言最為一門(mén)更接近硬件底層的高級(jí)編程語(yǔ)言具有非常良好的抽象力、表達(dá)力和靈活性。此外，它具有非常高效的運(yùn)行時(shí)性能。所以C語(yǔ)言從1970年直到現(xiàn)在都作為系統(tǒng)級(jí)編程的首要編程語(yǔ)言。C語(yǔ)言博大精深，其思想也奠定了后續(xù)眾多語(yǔ)言的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，Linux/Unix、Windows、PHP、Redis、Android內(nèi)核等你耳熟能詳?shù)南到y(tǒng)、語(yǔ)言或者軟件都是基于C，可以說(shuō)“無(wú)C語(yǔ)言，不編程”。

　　如果對(duì)Hack C語(yǔ)言感興趣的，并想了解最新C11標(biāo)準(zhǔn)以及GNU11標(biāo)準(zhǔn)，掌握現(xiàn)代化C語(yǔ)言編程方法的朋友可以看看我最近剛出版的《C語(yǔ)言編程魔法書(shū)：基于C11標(biāo)準(zhǔn)》。京東鏈接為：https://item.jd.com/12737899067.html。

　　作者介紹：zenny_chen，C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言重度用戶與擁躉者，現(xiàn)任上海證大喜馬拉雅高級(jí)工程師，曾任安沃傳媒移動(dòng)客戶端及HTML5技術(shù)研發(fā)總監(jiān)兼首席科學(xué)家。多年高性能計(jì)算、嵌入式系統(tǒng)與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，深諳實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動(dòng)研發(fā)，對(duì)各種處理器架構(gòu)、多媒體高性能計(jì)算編程以及移動(dòng)端開(kāi)發(fā)如數(shù)家珍，同時(shí)精通計(jì)算機(jī)底層基礎(chǔ)技術(shù)與各種編程語(yǔ)言，尤其精通C/C++，Java、Objective-C以及Swift！現(xiàn)任CocoaChina社區(qū)的Swift編程語(yǔ)言討論區(qū)以及代碼例子區(qū)的版主；App Store以及Mac App Store中CPU Dasher的作者。著有《C語(yǔ)言編程魔法書(shū)：基于C11標(biāo)準(zhǔn)》《OpenCL異構(gòu)并行計(jì)算：原理、機(jī)制與優(yōu)化實(shí)踐》。