哈喽，各位好！ 今天咱们聊聊C++在网络包过滤和协议栈注入方面的高级操作，也就是Netfilter（Linux）和WinSock LSP（Windows）。这玩意儿听起来高大上，其实没那么可怕，咱们用大白话把它掰开了揉碎了讲清楚。 一、 网络包过滤与协议栈注入：这是干啥的？ 想象一下，你的电脑是一个数据高速公路的入口。所有的网络数据包都要经过这里，才能到达你的应用程序。 网络包过滤 (Packet Filtering): 就像高速公路收费站的警察叔叔，检查每一个过往的车辆（数据包）。你可以设置规则，决定哪些车可以通过，哪些车要被拦下来。Netfilter和WinSock LSP就是这个警察叔叔。你可以用它们来做很多事情，比如： 防火墙: 阻止恶意流量进入你的电脑。 流量监控: 记录网络数据包，用于分析网络行为。 网络地址转换 (NAT): 修改数据包的源或目标地址，实现共享上网。 协议分析: 解剖数据包，了解它携带的信息。 协议栈注入 (Protocol Stack Injection): 这个更厉害了，相当于在高速公路旁边建了一个新的匝道，把一些车辆引到你的匝道上进行处理，然后再放回 …
C++ `systemd` 与 `journald` 集成：服务管理与日志收集
哈喽，各位好！今天咱们来聊聊C++跟 systemd 和 journald 这对好基友的那些事儿。 别害怕，虽然 systemd 听起来有点儿高大上，但其实用起来也没那么难，尤其是在C++的世界里。 我们要讲的是如何让你的C++程序更好地融入Linux系统，让它能被 systemd 管理，并且把日志好好地交给 journald 集中管理。 为什么要跟 systemd 和 journald 玩？ 想象一下，你写了一个很棒的C++服务，但是它老是崩溃，或者启动失败了你都不知道为啥。 如果你手动管理它，那简直就是噩梦！ 幸好有 systemd，它可以帮你： 自动重启： 崩溃了？ systemd 帮你拉起来！ 依赖管理： 确保你的服务在需要的依赖服务启动之后才启动。 资源限制： 限制CPU、内存，防止你的服务变成资源怪兽。 状态监控： 可以随时查看服务的状态，例如是否运行、运行了多长时间等。 而 journald 就像一个中央情报局，负责收集所有服务的日志。 它可以帮你： 集中管理日志： 不用再满世界找日志文件了！ 结构化日志： 日志不再是乱七八糟的文本，而是可以查询的结构化数据。 持久化存储 …
C++ FUSE (Filesystem in Userspace)：用 C++ 实现自定义文件系统
哈喽，各位好！今天咱们来聊聊一个挺酷的东西：C++ FUSE，也就是用 C++ 实现自定义文件系统。想象一下，你可以像搭积木一样，定义文件怎么存储，怎么读取，甚至可以把网络上的数据变成一个文件系统！听起来是不是有点小激动？ 什么是 FUSE？ FUSE (Filesystem in Userspace) 顾名思义，就是在用户空间实现的文件系统。 传统的内核文件系统需要修改内核代码，这风险很大，而且需要很高的权限。 FUSE 厉害的地方在于，它提供了一个桥梁，让用户空间的程序也能参与到文件系统的运作中来。 你可以把 FUSE 看成一个中间人，它负责接收来自内核的文件系统请求（比如打开文件、读取文件、写入文件），然后把这些请求转发给你的用户空间程序。 你的程序处理完这些请求后，再把结果返回给 FUSE， FUSE 最终把结果返回给内核。 为什么要用 C++？ 当然，你可以用任何你喜欢的语言来写 FUSE 文件系统。但是 C++ 有一些优势： 性能: C++ 性能高，尤其是在处理大量文件 I/O 操作的时候，这很重要。 控制力: C++ 给你更多的底层控制权，可以更好地管理内存和资源。 库支 …
C++ `dlopen` / `dlsym`：动态加载共享库与运行时符号解析
哈喽，各位好！今天咱们聊聊C++里一个相当酷炫，但又稍微有点“野”的特性：动态加载共享库和运行时符号解析，也就是 dlopen 和 dlsym。 一、什么是动态加载？为什么要用它？ 想象一下，你正在开发一个图像处理软件。这软件功能很多，比如有模糊、锐化、色彩调整等等。 如果把所有功能都编译进一个巨大的可执行文件，那会怎么样？ 体积庞大： 即使你只用到了模糊功能，其他锐化和色彩调整的代码也得跟着你一起“旅行”，浪费磁盘空间。 编译缓慢： 每次修改一个小的功能，都要重新编译整个程序，耗时耗力。 扩展困难： 如果你想添加一个新的滤镜，必须重新编译整个程序，然后重新发布。 这时候，动态加载就派上用场了！ 它可以让你把一些功能模块（比如模糊、锐化）编译成独立的共享库（.so 文件在 Linux/Unix 系统中，.dll 文件在 Windows 系统中）。只有在程序运行的时候，需要某个功能时，才动态地加载相应的共享库，并使用其中的函数。 动态加载的优点： 优点 解释 模块化 将程序分解成独立的模块，每个模块负责特定的功能。 减小体积 只有在需要时才加载模块，减小了程序的初始体积。 快速编译 修改 …
C++ `LD_PRELOAD` 劫持函数：动态库注入与行为修改
哈喽，各位好！今天咱们来聊聊一个C++里挺有意思，但也可能有点危险的技术：LD_PRELOAD劫持函数。说它危险，是因为这玩意儿用好了能干大事，用不好可能让程序跑偏，甚至被恶意利用。所以，咱们要带着敬畏之心来学习。 一、LD_PRELOAD是个啥？ 想象一下，你家门口有一条路，所有去你家的快递都要经过这条路。LD_PRELOAD就有点像在这条路上设了个“快递中转站”。当程序要调用某个函数的时候，系统会先看看这个“中转站”有没有这个函数的“替代品”。如果有，就先用“替代品”，而不是直接去系统库里找。 更专业一点说，LD_PRELOAD是一个环境变量，用于指定在程序启动时优先加载的动态链接库。这意味着，我们可以通过创建一个包含与程序所需函数同名函数的动态库，并设置LD_PRELOAD环境变量，来“劫持”程序对这些函数的调用。 二、为什么要劫持函数？ 这问题问得好！劫持函数有很多用途，比如： 调试和测试： 我们可以用它来追踪函数的调用，记录参数和返回值，模拟错误情况等等。 性能分析： 我们可以测量函数的执行时间，分析程序的瓶颈。 功能增强： 我们可以给现有的函数添加新的功能，而无需修改程序的 …
C++ `kprobes` / `uprobes`：动态追踪内核与用户态函数执行
哈喽，各位好！今天咱们聊点刺激的，关于C++和内核追踪的那些事儿。都说C++是程序员的瑞士军刀，锋利无比，但要让它跟内核，甚至是用户态程序的内部运作“亲密接触”，那可得借助一些“黑科技”了。别怕，今天咱就来揭开kprobes和uprobes的神秘面纱，看看如何用它们追踪内核和用户态函数的执行。 什么是动态追踪？ 想象一下，你的程序像一辆跑车，在高速公路上飞驰。突然，引擎出了点问题，但你又不想停车拆开发动机（重启程序），怎么办？动态追踪就像一个随身携带的诊断仪，可以实时监测发动机的各项参数（函数调用、变量值等），帮你找到问题的根源，而且不需要停车！ 主角登场：kprobes 和 uprobes kprobes 和 uprobes 就是内核提供的两种动态追踪技术，它们就像两把钥匙，一把打开内核的大门，一把打开用户态程序的大门。 kprobes (Kernel Probes): 用于追踪内核函数的执行。它可以让你在内核函数的入口、出口，甚至中间的任何地方插入“探针”（probe），收集信息，执行自定义代码。 uprobes (Userspace Probes): 用于追踪用户态程序的函数执行 …
C++ `inotify` / `ReadDirectoryChangesW`：高效文件系统事件监控
哈喽，各位好！今天咱们来聊聊C++里文件系统事件监控这事儿，听起来高大上，其实也没那么神秘。咱们主要讲两种方法：inotify（Linux）和 ReadDirectoryChangesW（Windows）。这俩货都是为了让你写的程序能像个好奇宝宝一样，时刻盯着文件系统的动静，一有风吹草动就立马知道。 为什么要监控文件系统？ 你可能会问，好端端的，为啥要盯着文件系统？理由可多了： 实时同步： 比如网盘，文件一改动，立马同步到云端。 构建系统： 像make这种工具，需要知道哪些源文件变动了，才能重新编译。 安全监控： 监测恶意软件是否在偷偷修改系统文件。 日志分析： 实时监控日志文件，发现异常情况立即报警。 缓存失效： 缓存系统需要知道底层文件是否被修改，及时更新缓存。 总之，只要你的程序需要对文件系统的变化做出反应，那文件系统事件监控就是个必备技能。 Linux 下的 inotify inotify 是 Linux 内核提供的一个文件系统事件通知接口。它允许你监控文件或目录，当文件或目录发生变化时，内核会通知你的程序。 inotify 的基本概念： inotify 实例： 就像一个监视器 …
C++ `mlock` 与 `mlockall`：锁定内存，防止关键数据被换出到磁盘
哈喽，各位好！今天咱们聊聊C++里两个有点“神秘”，但关键时刻能救命的函数：mlock 和 mlockall。 它们的作用嘛，简单来说就是让你的程序“霸道”地把一些或者所有内存“锁死”在RAM里，不让操作系统随便把它扔到硬盘上睡觉。 为什么要“锁”内存？ 想象一下，你正在开发一个加密软件，内存里存着用户的银行密码。如果操作系统觉得你的程序暂时用不着，就把这块内存换到硬盘上，万一硬盘被黑客攻破，密码就暴露了！ 或者，你正在做一个实时交易系统，每一毫秒都至关重要。如果操作系统突然把你的关键数据换出到硬盘，再换回来，那延迟就可能让你损失惨重。 所以，对于安全性要求极高，或者对延迟极其敏感的程序，mlock 和 mlockall 就显得尤为重要。 mlock: 精确打击，锁定指定区域 mlock 函数就像一个狙击手，允许你精确地锁定内存中的某个特定区域。它的原型是这样的： #include <sys/mman.h> int mlock(const void *addr, size_t len); addr: 要锁定的内存区域的起始地址。 len: 要锁定的内存区域的长度，单位是字节 …
C++ `perf_event_open`：利用 Linux perf API 访问 CPU 性能计数器
哈喽，各位好！今天咱们来聊聊C++里怎么玩转Linux perf_event_open，也就是直接操纵CPU性能计数器。准备好了吗？Let’s dive in! 开场白：为啥要碰这玩意儿？ 想象一下，你写了个超牛逼的C++程序，自我感觉良好，觉得速度飞起。但真相往往是残酷的：CPU可能在偷偷摸摸地打盹、缓存未命中让你欲哭无泪、分支预测错误让你心态爆炸。这时候，你就需要一个“显微镜”，能帮你观察CPU的一举一动，找到性能瓶颈。perf_event_open 就是这把显微镜的镜片！ 直接使用 perf_event_open 系统调用，可以让你更精准、更灵活地收集性能数据。虽然有很多高级工具（比如 perf record、perf top）帮你做了封装，但直接用 perf_event_open 就像是自己造火箭，能深入理解底层原理，定制化测量方案。 perf_event_open：主角登场 perf_event_open 是 Linux 内核提供的一个系统调用，允许用户空间程序访问 CPU 的性能计数器。它的原型长这样： #include <linux/perf_event …
C++ 基于反射的序列化/反序列化库设计：不依赖外部代码生成
哈喽，各位好！今天咱们来聊聊一个挺有意思的话题：C++基于反射的序列化/反序列化库，而且是不依赖外部代码生成的那种！ 开场白：为什么我们需要反射序列化？ 话说，在软件开发的世界里，数据持久化和数据交换是家常便饭。我们得把对象保存到文件里，传给网络上的小伙伴，等等。序列化就是把对象变成一串字节，反序列化就是把字节串还原成对象。 传统的序列化方法，往往需要你手动编写序列化和反序列化的代码。这很烦人，尤其是当你的类结构发生变化的时候，你还得跟着改代码。 反射就厉害了，它允许程序在运行时检查和修改自身的结构。有了反射，我们就可以自动地完成序列化和反序列化的过程，省时省力。而且，反射也避免了大量重复的体力劳动，让程序员有更多时间摸鱼（划掉），思考更有价值的问题。 第一部分：反射的基础知识 在C++中，要实现反射，我们通常会用到一些元编程的技巧。元编程就是在编译时进行计算和代码生成。 1.1 typeid 运算符 typeid运算符可以获取一个表达式的类型信息。它返回一个std::type_info对象，这个对象包含了类型的名称等信息。 #include <iostream> #inc …