近年來，C、C++ 程式語言成了美國官方的「眼中釘」，而記憶體安全的 Rust 等語言搖身一變成了「新寵」。
近日，在一份 19 頁的報告《迴歸基礎構件：通往安全軟體之路》中，白宮國家網路主任辦公室（ONCD）呼籲開發者使用「記憶體安全的程式語言」，比如 Rust 語言。報告指出，從一開始就選擇記憶體安全的程式語言，是以安全設計方式開發軟體的重要途徑。
此外，ONCD 表示，報告中的建議是與包括科技公司、學術界和其他機構合作制定的，並收集了包括惠普、埃森哲和 Palantir 在內等多家科技公司支援報告的意見。
報告地址：https://www.whitehouse.gov/wp-content/uploads/2024/02/Final-ONCD-Technical-Report.pdf
其實，這並不是美國官方機構第一次呼籲放棄使用 C 和 C++ 了。
去年 12 月，美國網路安全和基礎設施局（CISA）聯合其他機構頒發了一份《記憶體安全路線圖指南》， 其中就指出了 C 和 C++ 是記憶體不安全的程式語言，並呼籲軟體開發商採用 Rust、Java 等其他記憶體安全的程式語言。
來源：https://www.cisa.gov/sites/default/files/2023-12/The-Case-for-Memory-Safe-Roadmaps-508c.pdf
放棄 C、C++，轉向 Rust，只為記憶體安全
既然強調了要使用記憶體安全的程式語言，那首先來了解一下什麼是記憶體安全。所謂記憶體安全是指防止處理記憶體訪問時出現 bug 和漏洞，比如緩衝區溢位和懸空指標。
記憶體不安全的危害有多大呢？2019 年，微軟安全工程師報告的資料是：大約 70% 的安全問題是由記憶體安全問題引起的。2020 年，谷歌針對在 Chromium 瀏覽器發現的 bug 也報告了類似的資料。
對於程式語言而言，C 和 C++ 都允許使用直接記憶體地址來進行任意指標運算，並且沒有邊界檢查。報告中指出，專家發現了一些程式語言既缺乏與記憶體安全相關的特徵，又在一些關鍵系統中具有高度擴散性，以 C 和 C++ 為代表。因此，C 和 C++ 被認為是「不安全的」程式語言。
與 C 和 C++ 相對應，Rust 被認為是記憶體安全程式語言的典型示例。Rust 是一門系統程式語言，專注於安全，尤其是併發安全。它支援函式式和命令式以及泛型等程式設計正規化的多正規化語言，且 TensorFlow 等深度學習框架也把它作為一個優秀的前端語言。
在程式設計師問答網站 Stack Overflow 2021 年度開發者調查報告中，Rust 語言成為最受開發者喜愛的程式語言。Rust 在系統程式設計領域很受歡迎，原因之一就是它可以幫助消除與記憶體相關的安全漏洞。
Rust 記憶體安全的特性早已得到業內驗證。2021 年 4 月，谷歌就宣佈 Android 加入對 Rust 語言支援。原因是 C 和 C++ 中的記憶體安全 bug 是最難解決的錯誤源，谷歌已經投入了大量的精力和資源來檢測、修復和緩解這類 bug，並有效地防止了大量 bug 進入 Android 版本。
然而，儘管做出了這些努力，記憶體安全 bug 仍然是穩定性問題的主要原因，它在 Android 嚴重安全漏洞中長期佔據大約 70% 的比例。因此，谷歌為作業系統開發者增加了第 3 個選擇 Rust。
華盛頓大學電腦科學教授 Dan Grossman 表示，幾十年來，大家都瞭解 C 和 C++ 的危險，現在終於迎來了推動記憶體安全程式語言的好時機，畢竟已經有了實用且成熟的替代方案。
他也認為，擺脫 C 和 C++ 並不是一朝一夕就能完成的，尤其是在嵌入系統中。不過，隨著 Rust 等其他程式語言在系統軟體中的更廣泛應用， 這一程序預計會加快。
對於官方對 C 和 C++ 的態度，更多的人似乎並不買賬。
有人認為現代 C++ 是記憶體安全的，所有作業系統都使用 C 或者 C++ 進行程式設計。也有人認為，即使 C++ 不能算是記憶體安全，但現代 C++ 擁有更多的「護欄」，並且成本低甚至不用花錢。
對於被「欽點」記憶體安全的 Rust，有人覺得它的支援程度沒有那麼高，也不值得整合到政府系統中。
除了 Rust，記憶體安全程式語言還有哪些
2022 年 11 月，美國國家安全域性 (NSA) 釋出了一份網路安全資訊表，詳細介紹了它認為記憶體安全的程式語言
Rust
Go
C#
Java
Swift
JavaScript
Ruby
Python
Delphi/Object Pascal
Ada
以上這些程式語言的流行度如何呢？2024 年 2 月的程式語言流行度指標 TIOBE 顯示，在程式設計方面，Python 排名第一，C# 排名第五，Java 排名第四，JavaScript 排名第六，Go 排名第八，Delphi/Object Pascal 排名第 12，Swift 排名第 16，Rust 排名第 18，Ruby 勉強排名第 20。
可以看到，大多數 NSA 選擇的語言都在前 20 名中，只有 Ada 不在，但前十名只有 5 種。
來源：https://www.tiobe.com/tiobe-index/
該報告還呼籲更好地衡量軟體安全性。ONCD 認為：更好的衡量標準使技術提供商能夠在漏洞成為問題之前更好地規劃、預測和緩解漏洞。
這份報告還回顧了阿波羅 13 號任務，NASA 將這次任務歸類為「成功的失敗」。該任務本身遭遇了災難性的失敗，三名宇航員臨時進行維修並緩解了一些問題，以便安全返回家園。該報告指出：記憶體安全程式碼對於太空計劃來說是非常重要的。人類探索太空應該使用一種記憶體安全語言，一種儘可能接近核心的語言，以免將來發生事故。
隨著世界上越來越多的地方變得數字化，更好的編碼變得越來越重要，不良程式碼可能會被惡意使用。
Rust 語言
Rust 語言是由 Mozilla 主導開發的通用、編譯型程式語言。設計準則為「安全、併發、實用」，支援函式式、併發式、過程式以及物件導向的程式設計風格。
Rust 語言最突出的優勢就是可以提供記憶體安全保證，而且沒有額外的效能損失。在傳統的系統級程式語言（ C/C＋＋） 的開發過程中，經常出現因各種記憶體錯誤引起的崩潰或 bug ，比如空指標、野指標、記憶體洩漏、記憶體越界、段錯誤、資料競爭、迭代器失效等等。
記憶體問題是影響程式穩定性和安全性的重大隱患，並且是影響開發效率的重大因素。谷歌和微軟兩大科技巨頭曾表示：旗下重要產品程式安全問題 70% 由記憶體問題引發，並且這兩個巨頭都考慮利用 Rust 語言來解決記憶體安全問題。
此外，Rust 還具有優秀的跨平臺性，支援交叉編譯，對嵌入式環境同樣友好。
然而，Rust 語言也有一些棘手的缺點。
首先，由於 Rust 存在一些特殊的語法，因此初學者入門稍顯困難，例如「生命週期（lifetime）」。相比之下，Python、Java 等語言更加簡單、易學。但如果你已經掌握了 C++ 語言，學習 Rust 語言就容易得多，因為借鑑了大量 C++ 的語法。
其次，Rust 語言的編譯器檢查非常嚴格，開發過程的大多數時間都是在解決編譯問題。不過，一旦編譯透過，開發人員就不需要關心記憶體安全，記憶體洩漏等頭疼問題，只需關注業務邏輯。
延伸閱讀：
半小時入門 Rust，這是一篇 Rust 程式碼風暴
C 和 C++ 不安全？谷歌宣佈 Android 加入對 Rust 語言支援
編寫完 10 萬行程式碼，我發了篇長文吐槽 Rust
參考連結：
https://www.tomshardware.com/software/security-software/white-house-urges-developers-to-avoid-c-and-c-use-memory-safe-programming-languages
https://www.whitehouse.gov/oncd/briefing-room/2024/02/26/memory-safety-statements-of-support/