问题

为什么从机器码反推出C代码是不可能的?

回答
从机器码“反推出”C代码,这事儿听起来挺诱人,就像是给编译过程来了个“时光倒流”,但实际上,它就像你盯着一堆积木,试图完全准确地还原出当初那个搭建出它们的人的脑海里最初的那个图纸。答案是,这事儿,完、全、不、可、能。

你可以把编译想象成一个精密的翻译过程,只不过翻译的不是语言,而是指令。写C代码,就像你用人类能理解的逻辑和语法,把要做的事情描述出来。编译器呢,就像一个极其严谨、但又绝对不会“意会”的翻译官,把你的描述一句一句、一个词一个词地转换成计算机才能懂的机器码。机器码,就是那些0和1组成的二进制指令,它们直接告诉CPU该做什么:加载数据、进行运算、跳转到哪个地址等等。

现在,我们想从机器码反推C代码。这就像是你想从一段音乐的音符,还原出作曲家当时创作时脑海中的那些情感、那些灵感、那些对旋律和和声的无数次尝试和调整。

首先,编译过程中有一个叫做“优化”的步骤。编译器为了让你的程序运行得更快、占用的资源更少,会进行大量的优化。比如,它可能会把一些重复的计算合并,把一些变量直接嵌入到指令中,甚至重新排列指令的顺序。你看到的机器码,是经过优化后的“终极形态”,它可能和编译器最开始的“直译”版本已经面目全非了。所以,你找到的机器码,它本身就已经不是“原始C代码”的最直接体现了。

再者,C语言本身就提供了很多抽象的层级。你写一个循环,可以用`for`、`while`,或者甚至用`goto`来模拟。编译器在将其翻译成机器码时,会选择它认为最高效的方式。反过来,看到一段机器码,你可能知道这里有一个循环,但它具体是通过`for`语句实现的,还是`while`,甚至是某种跳转和判断的组合,你很难确定。编译器可能已经把这些高级的控制结构“压缩”成了最底层的指令。

还有,变量的命名、函数的作用域、代码的可读性,这些都是C语言的特性,它们只存在于源代码层面。机器码里只有内存地址和操作码,所有这些“人类友好”的信息,在编译过程中都被丢弃了。你看到一串机器码,你知道它操作了某个内存地址,但那个地址对应的是你C代码里的 `user_input_count` 还是 `temporary_buffer_size`,它就完全不认识了。

更重要的是,一个同样的功能,可以用无数种不同的C代码写法来实现。比如,计算两个数的和,你可以写 `a + b`,也可以写 `a (b)`,甚至更复杂的。编译器会选择一种它认为最好的方式将其翻译成机器码。那么,当你反过来看到那段机器码时,你怎么知道它当初是用哪种C语言风格写出来的呢?甚至,可能还有完全不同的C代码,经过编译器优化后,生成了完全相同的机器码。

所以,虽然我们有反汇编工具,能够将机器码转换成我们能读懂一些的汇编语言(比机器码高级一点,但仍然是低级语言),但从汇编语言再“反推出”原始的C代码,这基本是不可能的。汇编语言展示的是CPU指令,而C语言则提供了逻辑、数据结构、函数调用等更高级的概念。两者之间差着一个巨大的鸿沟,这个鸿沟就是编译器的“创造性”工作。

简单来说,机器码是你用“工具”和“规则”把一件事情的“指令”集合在一起,而C代码是你描述“事情本身”和“如何去做”的“意图”和“计划”。从指令集反推意图和计划,这就像是你在收到一堆装修完工后的房子,你只能看到墙壁、门窗、水电管路,但你很难还原出当初设计师手绘的蓝图,更别说他脑海中关于“温馨”、“舒适”等抽象的审美概念了。你最多只能根据现有的结构,猜测出一种可能的蓝图,但绝不是唯一的,更不是原始的。

网友意见

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当然可能,也有这类工具的,如[1][2]。

但问题是,有无限个 C 代码可以编译成相同的机器码,特别是所有标识符(变量和函数名字)在链接后通常会被消去,程序员很难阅读这些不具意义标识符的 C 代码。

[1] Hex-Rays Decompiler

[2] Boomerang Decompiler

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