你或許已經(jīng)得知，在 iPhone 5s 以上的 64 位 iOS 設(shè)備上，把時(shí)間調(diào)整到 1970 年 1 月 1 日，甚至 1970 年的任何時(shí)間，都會(huì)直接讓 iPhone 變磚……

希望你不是通過(guò)親自嘗試才了解到的……

事實(shí)上，你不需要特別深入的計(jì)算機(jī)知識(shí)，就可以明白為什么 iPhone 將時(shí)間調(diào)到 1970 年會(huì)變磚：

擁有豐富的 iOS 和 Mac 設(shè)備 Bug 研究經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人士 Tom Scott 認(rèn)為，這是 iOS 系統(tǒng)背后的 UNIX 時(shí)間戳的整數(shù)下溢(Unix Epoch Integer Underflow)所導(dǎo)致的問(wèn)題。

為此，我們撰寫(xiě)了一份文字版的傻瓜說(shuō)明，告訴你為什么 iPhone 時(shí)間調(diào)到 1970 年會(huì)變磚。

UNIX 時(shí)間

UNIX 時(shí)間是當(dāng)年的計(jì)算機(jī)工程師們?yōu)榱嗽谙到y(tǒng)中更加清楚明了表達(dá)時(shí)間，所引入的一個(gè)設(shè)定。

正常人表達(dá)時(shí)間是這樣的：2016 年 2 月 17 日 下午 12:54:41

UNIX 系統(tǒng)表達(dá)時(shí)間是這樣的：1455684881

你可能會(huì)問(wèn)：為什么計(jì)算機(jī)不能像正常人那樣表達(dá)時(shí)間呢?

如果你學(xué)過(guò)中學(xué)地理可能會(huì)明白，由于全世界有 24 個(gè)時(shí)區(qū)，每個(gè)時(shí)區(qū)在同一時(shí)刻的時(shí)間都不一樣，結(jié)果導(dǎo)致如果計(jì)算機(jī)系統(tǒng)像人一樣記錄時(shí)間將會(huì)異常的復(fù)雜，導(dǎo)致各種各樣的故障。因此，你也可以理解為，UNIX 程序員們?yōu)榱耸∈聝?，開(kāi)發(fā)了一個(gè)小程序……在這個(gè)程序的基礎(chǔ)上，UNIX 系統(tǒng)再通過(guò)你的電腦或手機(jī)所處的地理位置計(jì)算時(shí)區(qū)，告訴你正確的時(shí)間。

具體來(lái)說(shuō)，協(xié)調(diào)世界時(shí) 1970 年 1 月 1 日 0 時(shí) 0 分 0 秒被設(shè)定為 UNIX 時(shí)間的“零時(shí)”。上面那組數(shù)字的意義：現(xiàn)在距離 1970 年 1 月 1 日 0 時(shí) 0 分 0 秒，過(guò)了多少秒。

這個(gè)系統(tǒng)一直沿用至今。

明白 UNIX 時(shí)間，繼續(xù)往下講你就能明白了。

二進(jìn)制、位元系統(tǒng)、整數(shù)溢出和整數(shù)下溢

看上去超級(jí)復(fù)雜的四個(gè)詞……但別著急，一步一步看你就能看懂。

計(jì)算機(jī)，包括 PC、手機(jī)等等，采用二進(jìn)制(0 和 1 )來(lái)表達(dá)一切，因?yàn)檫@意味著計(jì)算芯片上每一個(gè)晶體管的兩個(gè)狀態(tài)：關(guān)和開(kāi)。所有調(diào)到 1970 年而變磚的 iOS 設(shè)備都是 64 位的。這意味著，這臺(tái)設(shè)備最多可以?xún)?chǔ)存處理 64 個(gè)二進(jìn)制位元，也就是 64 個(gè) 0 或 1。

舉個(gè)例子：我在寫(xiě)到這篇文章的這一段的時(shí)候，查了一下當(dāng)前的時(shí)間：

東八區(qū) 2016 年 2 月 17 日 下午 12:04:51

然后我拿這個(gè)時(shí)間到 UNIX 時(shí)間轉(zhuǎn)換器里轉(zhuǎn)換了一下，得到：

1455681891

再用十進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制，得到：

01010110110000111111000101100011，

你能看到這段二進(jìn)制數(shù)是 32 位的——32 個(gè) 0 或 1。這是因?yàn)椋钡?2038 年 1 月 19 日的凌晨 3 時(shí) 14 分之前，我們的時(shí)間在計(jì)算機(jī)里都可以用 32 位的 UNIX 時(shí)間系統(tǒng)，也就是 32 個(gè) 0 或 1 來(lái)表示。

數(shù)位太多可能觀察起來(lái)有點(diǎn)復(fù)雜，不如我們找一個(gè) 2 位的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)明一下。等號(hào)前面是二位數(shù)，等號(hào)后面是十位：

00 = 0

01 = 1

10 = 2

11 = 3

這意味著一個(gè) 2 位的系統(tǒng)最高能計(jì)的整數(shù)是 3，這個(gè)數(shù)字在計(jì)算機(jī)學(xué)里叫做“二進(jìn)制寄存器寬度”。

再找一個(gè) 4 位的系統(tǒng)：

0000 = 0, 0001 = 1, 0010 = 2, 0011 = 3, 0100 = 4, 0101 = 5….

以此類(lèi)推，1111 = 15

一個(gè) 4 位 系統(tǒng)最高能計(jì)的整數(shù)，也即其二進(jìn)制寄存器寬度是 15。(更方面計(jì)算二進(jìn)制寄存器寬度的公式為 2 的 n 次方 – 1，其中 n 等于系統(tǒng)的位數(shù)。)

現(xiàn)在你明白計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的位元系統(tǒng)了!那么整數(shù)溢出是怎么回事?

如果你在一個(gè) 2 位的系統(tǒng)上嘗試計(jì)十進(jìn)制的“4”，會(huì)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)從“3”的 11 變回了 00;同理，如果你在一個(gè) 4 位的系統(tǒng)上嘗試計(jì)十進(jìn)制的“16”，會(huì)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)變回了 0000，這便是“整數(shù)溢出”。

再同理，如果你在一個(gè) 4 位的系統(tǒng)上嘗試計(jì)負(fù)數(shù)，比如 -1 的話，系統(tǒng)會(huì)從 0000 跳到 1111，也就是十進(jìn)制的“15”。這是因?yàn)檫@個(gè)整數(shù)格式不支持負(fù)數(shù)，也就是我們討論的“整數(shù)下溢”。

Tom Scott 用電腦游戲《文明》初代里的甘地來(lái)解釋這個(gè)不算 bug 的 bug：游戲初始時(shí)，印度執(zhí)政者甘地的進(jìn)攻值只有 1(準(zhǔn)確反映了現(xiàn)實(shí)世界里甘地的“非暴力”哲學(xué)思想)。然而在游戲進(jìn)行中如果不斷降低甘地的進(jìn)攻值，降低到 0 ，進(jìn)而降低到 0 以下的話，整數(shù)系統(tǒng)就亂了，導(dǎo)致甘地的實(shí)際進(jìn)攻值突然被提到最高——這是因?yàn)椤段拿鳌返南到y(tǒng)里采用的整數(shù)格式遇到了“整數(shù)下溢”……

這么傻帽的問(wèn)題為什么解決不了?

事實(shí)上，已經(jīng)解決了……

UNIX 整數(shù)格式的確有允許負(fù)數(shù)存在的版本，然而蘋(píng)果湊巧目前沒(méi)有在 64 位 iOS 設(shè)備的 UNIX 時(shí)間系統(tǒng)里采用這個(gè)版本，也就遇到了 1970 年的變磚 Bug……

隨便抓起手邊任何一個(gè)智能設(shè)備(比如你的 64 位 iPhone)，嘗試把系統(tǒng)時(shí)間往最早調(diào)(千萬(wàn)別真的調(diào))，你會(huì)發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的最早時(shí)間限制都在 1970 年 1 月 1 日。正如前面第一個(gè)小章節(jié)提到的，這是 UNIX 時(shí)間的起點(diǎn)，也是你的 iPhone 能夠正確顯示的最早時(shí)間。

day-freeze-bug

系統(tǒng)時(shí)間調(diào)到 1970 年 1 月 1 日 0 時(shí) 0 分 0 秒，這個(gè)操作從計(jì)算機(jī)原理上本身不會(huì)直接導(dǎo)致你的 iPhone 變磚。可一旦你的手機(jī)里存儲(chǔ)了之前的短信、電子郵件，或者已經(jīng)過(guò)期的日歷項(xiàng)，這會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)在追溯時(shí)間時(shí)最終定位到了一個(gè)比 1970 年 1 月 1 日 0 時(shí) 0 分 0 秒更早的時(shí)間。

這樣，你的 iPhone 的 UNIX 時(shí)間變成了一個(gè)負(fù)整數(shù)——也就是在二進(jìn)制數(shù) 64 個(gè) 0 的基礎(chǔ)上，發(fā)生了一次整數(shù)下溢。從 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 變成了 1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111。

接下來(lái)，iPhone 會(huì)發(fā)現(xiàn)你老婆一秒鐘前給你發(fā)來(lái)的短信，發(fā)生在二進(jìn)制 64 個(gè) 1 所代表的 UNIX 時(shí)間中。換算男生類(lèi)的時(shí)間，也就是 292277026596 年 12 月 4 日 15 時(shí) 30 分 6 秒。

可能由于蘋(píng)果公司 iPhone 在設(shè)計(jì)的時(shí)候根本沒(méi)想過(guò)這臺(tái)設(shè)備能在大約 8000 年以后開(kāi)機(jī)，也就顯示不了超過(guò)五位數(shù)的年份，更別提一個(gè)十二位數(shù)的年份了。

因此，你的 iPhone，就這樣變磚了。換句話說(shuō)，你的 iPhone，跪倒在永生的宇宙萬(wàn)物面前了。