为什么特殊阿拉伯字符串能造成iOS系统和OS X下应用崩溃？解决方案是什么？15年重现bug。？

你提到的“特殊阿拉伯字符串能造成iOS系统和OS X下应用崩溃”的bug，在2015年确实引起了广泛的关注，并且被俗称为 "Unicode9 Bug" 或 "ZeroWidth Joiner (ZWJ) Bug"。这是一个相当复杂的bug，涉及Unicode字符编码、字符串渲染以及操作系统处理文本的机制。

下面我将详细解释这个bug的原理，以及当时可能的解决方案：

bug 的原理：Unicode 字符编码和字符串渲染

要理解这个bug，我们需要先了解一些与文本渲染相关的基本概念：

1. Unicode: 是一种全球性的字符编码标准，它为世界上几乎所有的字符都分配了一个唯一的数字码点。这使得计算机能够以一致的方式表示和处理来自不同语言的文本。
2. 阿拉伯字符的连接性: 阿拉伯语是一种从右到左（RTL）书写的语言，其字符的形态会根据其在单词中的位置而变化（孤立形、词首形、词中形、词末形）。为了实现这种连接，阿拉伯字母通常会根据上下文自动连接。
3. 零宽连接符 (ZeroWidth Joiner, ZWJ): ZWJ 是一个特殊的 Unicode 控制字符，它本身不显示任何可见的字符，但它的作用是指示它前后两个字符应该连接（如果可能的话）。
4. 零宽非连接符 (ZeroWidth NonJoiner, ZWNJ): 相反，ZWNJ 是另一个 Unicode 控制字符，它指示它前后两个字符不应该连接（即使它们通常会连接）。
5. 文本布局引擎 (Text Layout Engine): 操作系统和应用程序都需要一个文本布局引擎来处理字符的显示。这个引擎负责解析 Unicode 码点，应用语言特定的规则（如连接性、组合字符、书写方向等），最终将字符渲染到屏幕上。

那么，为什么特殊的阿拉伯字符串会导致崩溃呢？

在2015年左右，许多操作系统的文本布局引擎在处理某些由 ZWJ 字符与其他特定阿拉伯字符组合 的字符串时，存在一个严重的bug。具体来说，当字符串中包含一系列以特定方式排列的阿拉伯字符，并且其中穿插了 ZWJ 时，文本布局引擎可能会陷入一个 无限循环或深度递归 的状态。

这是因为：

错误的上下文判断： 文本布局引擎在解析这些字符串时，会尝试根据 ZWJ 和阿拉伯字符的连接规则来确定每个字符的正确形态。然而，在存在特定组合的情况下，引擎可能会错误地判断某个字符的连接状态，从而触发了进一步的连接尝试。
逻辑缺陷导致循环： 引擎的算法可能没有充分考虑到 ZWJ 与某些阿拉伯字母组合可能产生的复杂连接逻辑，导致在尝试解析这些组合时，不断地重复检查和处理相同的字符序列，最终消耗大量的 CPU 时间和内存，甚至导致堆栈溢出，进而引起应用程序或系统崩溃。
特定渲染链： bug 往往存在于将 Unicode 码点转换为屏幕上可见字形的渲染链中。如果渲染引擎在处理某个特定组合时，内部状态管理出现问题，就可能导致崩溃。

“15年重现bug” 的说法表明，这个bug在当时已经被发现并被某些安全研究人员或开发者复现。通常这类bug会成为安全漏洞的一部分，可能被用于拒绝服务攻击（DenialofService, DoS），因为攻击者可以通过发送一个包含这些特殊字符串的消息或文本来使目标应用程序或设备崩溃。

解决方案

当时的解决方案主要集中在以下几个方面：

1. 操作系统和框架级别的补丁：
Apple 的修复： Apple 作为受影响的操作系统（iOS 和 OS X）的开发者，会通过系统更新来修复这个问题。这些更新会针对其内部的文本渲染库（如 Core Text）进行改进，使其能够正确处理包含 ZWJ 和特定阿拉伯字符的组合，避免陷入无限循环或崩溃。
第三方库更新： 如果应用程序依赖于第三方文本渲染库，这些库也需要进行更新以包含相应的修复。

2. 应用程序级别的解决方案（在系统补丁不可用或需要额外防御时）：
输入过滤： 在应用程序接收到用户输入（如文本框、消息等）时，可以实现输入过滤机制，检测并移除或替换掉已知的可能引发崩溃的特殊字符串或 Unicode 字符序列。这通常涉及到对输入的字符串进行扫描，查找 ZWJ 以及与之相关的阿拉伯字符组合。
字符串预处理/标准化： 在将字符串传递给系统进行渲染之前，可以先对其进行标准化处理。这可能包括使用 Unicode 的规范化形式（如 NFC、NFD、NFKC、NFKD）来统一表示字符串，或者更具体地，移除 ZWJ 等控制字符，或者将可能引起问题的字符组合替换成安全的等价表示。
自定义渲染逻辑： 对于非常关键的应用，或者当系统补丁无法满足需求时，开发者可能需要考虑实现自己的文本渲染逻辑，或者使用更健壮的第三方渲染库，这些库可能已经考虑到了这类问题。
限制已知危险字符： 在某些情况下，如果目标用户群体不依赖阿拉伯语的复杂文本排版，可以考虑暂时禁用或限制 ZWJ 等字符的输入，以避免潜在风险。

对于开发者来说，当时最直接和推荐的解决方案是尽快将iOS和OS X系统更新到包含补丁的版本。 如果无法更新系统，则需要在应用程序层面实现输入过滤或预处理，以防止这些特殊字符串被传递到操作系统进行渲染。

为什么是2015年？

Unicode 标准在不断发展，文本渲染技术也在不断进步。在2015年，正是某些特定 Unicode 版本（可能与阿拉伯语字符集或 ZWJ 的新用法相关）的引入，与当时现有的文本布局引擎的实现方式相结合，才暴露了这一问题。随着后续 Unicode 标准的更新和渲染引擎的改进，这类bug发生的可能性会降低，或者被新的标准和实现所解决。然而，由于历史遗留代码和不同的实现方式，类似的文本处理问题可能在未来依然会以新的形式出现。

总而言之，这个bug是Unicode标准复杂性、文本渲染引擎的实现细节以及字符连接规则共同作用的结果。Apple通过系统更新解决了这个问题，而开发者也可以通过输入过滤和预处理来增强应用程序的健壮性。

网友意见

先说结论吧：

@Bill Cheng

、

@麦子龙

和

@李铁柱

的答案都是片面的。

导致这个 bug 的元凶，在 iOS 6 上是 WebCore，在 OS X 10.8 上是 CoreText。

========

以下是反驳

@Bill Cheng

的观点：

这是那个越狱补丁的源码：

https:// github.com/FilippoBiga/ GlyphPatch/blob/master/Tweak.mm

很明显是给 WebCore 打的补丁。

代码的注释里提到了 WebCore 的 characterRangeCodePath() 函数会在处理 U+0600 ~ U+109F 的字符（其中 U+0600 ~ U+06FF、U+0750 ~ U+077F 是阿拉伯字母）时当成复杂类型，而它调用的 ComplexTextController::adjustGlyphsAndAdvances() 方法在处理这种类型的文字时却出错了。

以下代码来自 WebKit 源码（

https:// github.com/WebKit/webki t/blob/6d656cf12b0b12cfb5555dd50d5d908d6d2793ff/Source/WebCore/platform/graphics/mac/FontComplexTextMac.cpp#L59

）：

       float Font::getGlyphsAndAdvancesForComplexText(const TextRun& run, int from, int to, GlyphBuffer& glyphBuffer, ForTextEmphasisOrNot forTextEmphasis) const {     float initialAdvance;      ComplexTextController controller(this, run, false, 0, forTextEmphasis);     controller.advance(from);     float beforeWidth = controller.runWidthSoFar();     controller.advance(to, &glyphBuffer);      if (glyphBuffer.isEmpty())         return 0;      float afterWidth = controller.runWidthSoFar();      if (run.rtl()) {         initialAdvance = controller.totalWidth() + controller.finalRoundingWidth() - afterWidth;         glyphBuffer.reverse(0, glyphBuffer.size());     } else         initialAdvance = beforeWidth;      return initialAdvance; }      

它构造了一个 ComplexTextController 类型的对象，这个对象在初始化时崩溃了。

这个类是 WebCore 框架的，根据

@麦子龙

和匿名用户的回答（

http://www. zhihu.com/question/2156 8134/answer/18652888

），这里并没有更深的调用栈（也不排除调用了内联函数），基本可以认定是 WebCore 的 bug。我并不同意

@麦子龙

说异常栈可能不完整的问题，因为汇编代码都显示出来了，在哪崩溃是很显而易见的。

补丁给出的解决办法是将类型设为自动，也就不会调用上述方法了。但这种解决办法也许会引来其他的 bug（主要是显示方面，对不用阿拉伯语的人应该没影响）；只是我对阿拉伯语不了解，也就不妄做判断了。

更直接的依据是

@祝博韬

的回答：iOS 6 的 CoreText 是能正常显示这段文字的。

========

但上述结论也并不代表 CoreText 就没问题，我今天在测试时发现某些字符组合甚至可以让 OS X 10.8 的 Terminal 崩溃，而它是不太可能使用 WebCore 的。

此外，这个 bug 并不是在 iOS 7 和 OS X 10.9 上就不存在了，在某些情况下仍能造成 crash。例如用那串文字做文件名，那么 Finder 在显示这个文件时就会崩溃。这也让我觉得 CoreText 很可疑。

以 Mac Safari 的崩溃异常栈为例，它是在 CoreText 里崩溃的；虽然也用到了 WebCore，但崩溃的位置和 iOS 下不一样：

       Thread 0 Crashed:: Dispatch queue: com.apple.main-thread 0   libvDSP.dylib                  0x00007fff8efdbadb 0x7fff8efbf000 + 117467 1   com.apple.CoreText             0x00007fff8e6c1d5c TRun::TRun(TRun const&, CFRange, TRun::SubrangingStyle) + 850 2   com.apple.CoreText             0x00007fff8e6c19ee CTGlyphRun::CloneRange(CTRun const*, CFRange, TRun::SubrangingStyle) + 142 3   com.apple.CoreText             0x00007fff8e6d0764 TLine::SetLevelRange(CFRange, unsigned char, bool) + 162 4   com.apple.CoreText             0x00007fff8e6d1e2c TLine::SetTrailingWhitespaceLevel(unsigned char) + 70 5   com.apple.CoreText             0x00007fff8e6d1d58 TRunReorder::ReorderRuns(TBidiLevelsProvider const&, TLine&) + 122 6   com.apple.CoreText             0x00007fff8e6d1bfe TTypesetter::FinishLineFill(TLine&, double, double) const + 142 7   com.apple.CoreText             0x00007fff8e6c1775 CTTypesetterCreateLine + 131 8   com.apple.WebCore              0x00007fff8f7f1f1a WebCore::ComplexTextController::collectComplexTextRunsForCharactersCoreText(unsigned short const*, unsigned int, unsigned int, WebCore::SimpleFontData const*) + 1562 9   com.apple.WebCore              0x00007fff8f7f176a WebCore::ComplexTextController::collectComplexTextRuns() + 522      

这是 Mac QQ 崩溃的异常栈，受伤的也是 CoreText：

       Exception Type:  EXC_CRASH (SIGSEGV) Exception Codes: 0x0000000000000000, 0x0000000000000000  Application Specific Information: Performing @selector(paste:) from sender NSMenuItem 0x6b85170  Thread 0:: Dispatch queue: com.apple.main-thread 0   com.apple.CoreText             0x9568e48f TStorageRange::SetStorageSubRange(CFRange) + 307 1   com.apple.CoreText             0x9568cdf7 TRun::TRun(TRun const&, CFRange, TRun::SubrangingStyle) + 853 2   com.apple.CoreText             0x9568ca8e CTGlyphRun::CloneRange(CTRun const*, CFRange, TRun::SubrangingStyle) + 166 3   com.apple.CoreText             0x95699947 TLine::SetLevelRange(CFRange, unsigned char, bool) + 157 4   com.apple.CoreText             0x9569b000 TLine::SetTrailingWhitespaceLevel(unsigned char) + 86 5   com.apple.CoreText             0x9569aee7 TRunReorder::ReorderRuns(TBidiLevelsProvider const&, TLine&) + 107 6   com.apple.CoreText             0x9569ad8c TTypesetter::FinishLineFill(TLine&, double, double) const + 122 7   com.apple.CoreText             0x9568c870 TTypesetter::FillLine(TLine&, CFRange, double, double) const + 90 8   com.apple.CoreText             0x9568c7ff CTTypesetterCreateLine + 185 9   com.apple.AppKit               0x98085a9a -[NSATSLineFragment layoutForStartingGlyphAtIndex:characterIndex:minPosition:maxPosition:lineFragmentRect:] + 802 10  com.apple.AppKit               0x9808452c -[NSATSTypesetter _layoutLineFragmentStartingWithGlyphAtIndex:characterIndex:atPoint:renderingContext:] + 2254 11  com.apple.AppKit               0x980a91cb -[NSATSTypesetter layoutParagraphAtPoint:] + 147 12  com.apple.AppKit               0x98645f21 -[NSTypesetter _layoutGlyphsInLayoutManager:startingAtGlyphIndex:maxNumberOfLineFragments:maxCharacterIndex:nextGlyphIndex:nextCharacterIndex:] + 3403 13  com.apple.AppKit               0x980a813a -[NSTypesetter layoutCharactersInRange:forLayoutManager:maximumNumberOfLineFragments:] + 215 14  com.apple.AppKit               0x980a8011 -[NSATSTypesetter layoutCharactersInRange:forLayoutManager:maximumNumberOfLineFragments:] + 1185 15  com.apple.AppKit               0x980a69c5 -[NSLayoutManager(NSPrivate) _fillLayoutHoleForCharacterRange:desiredNumberOfLines:isSoft:] + 738 16  com.apple.AppKit               0x980d9f1e _NSFastFillAllLayoutHolesForGlyphRange + 227 17  com.apple.AppKit               0x980a4f95 -[NSLayoutManager textContainerForGlyphAtIndex:effectiveRange:] + 198 18  com.apple.AppKit               0x97ee4a80 -[NSTextView(NSPrivate) _ensureLayoutCompleteToEndOfCharacterRange:] + 125 19  com.apple.AppKit               0x97ee442b -[NSTextView(NSSharing) didChangeText] + 159 20  com.apple.AppKit               0x97ee1f71 -[NSTextView insertText:replacementRange:] + 2261 21  com.tencent.qq                 0x003ed850 -[TXTypingTextView insertText:replacementRange:] + 163 22  com.apple.AppKit               0x985b57f0 -[NSTextView insertText:] + 319 23  com.tencent.qq                 0x003cfd6c -[TXBaseTextView AddAttributedString:] + 69 24  com.tencent.qq                 0x003d2a0c -[TXBaseTextView ReadFromPasteborad:] + 392 25  com.tencent.qq                 0x003ee97f -[TXTypingTextView paste:] + 98 26  libobjc.A.dylib                0x96dbc5d3 -[NSObject performSelector:withObject:] + 70 27  com.apple.AppKit               0x98110ad2 -[NSApplication sendAction:to:from:] + 436 28  com.apple.AppKit               0x9824d2fc -[NSMenuItem _corePerformAction] + 529 29  com.apple.AppKit               0x9824cf8b -[NSCarbonMenuImpl performActionWithHighlightingForItemAtIndex:] + 163 30  com.apple.AppKit               0x9824c614 -[NSMenu _performActionWithHighlightingForItemAtIndex:sendAccessibilityNotification:] + 79 31  com.apple.AppKit               0x9824c5c0 -[NSMenu _performActionWithHighlightingForItemAtIndex:] + 48 32  com.apple.AppKit               0x9824bac5 -[NSMenu performKeyEquivalent:] + 306 33  com.tencent.qq                 0x0053233e -[TXMenu performKeyEquivalent:] + 503 34  com.apple.AppKit               0x9824ae7c -[NSApplication _handleKeyEquivalent:] + 915 35  com.apple.AppKit               0x98100de1 -[NSApplication sendEvent:] + 5512 36  com.apple.AppKit               0x9801a62c -[NSApplication run] + 951 37  com.apple.AppKit               0x97fbd5f6 NSApplicationMain + 1053 38  com.tencent.qq                 0x000028b5 start + 53      

这就说明在 OS X 10.8 上，CoreText 才是真凶。

因此 iOS 和 OS X 上各有不同的 bug，而不能想当然地认为凶手只有一个。

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