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不牺牲兼容性的指针能力模型（Fil-C InvisiCaps）

来源：fil-c.org — 2026-07-21

📋 概述

Fil-C 是一个确保 C/C++ 内存安全的编译器项目，其核心难点在于指针安全。文章介绍了最新一代能力模型 InvisiCaps（Invisible Capabilities），它动态追踪每个指针应访问的内存对象，禁止越界访问、释放后使用、写入只读数据以及破坏能力元数据本身等行为。InvisiCaps 经历了 PLUT 和 SideCaps 两代前身的演进：PLUT 需要 256 位指针且不支持联合体；SideCaps 解决了线程安全问题但性能极差（慢 200 倍）。InvisiCaps 在保持 sizeof(T*) 为 8 字节的前提下，兼顾了兼容性和可接受的性能开销。

🔑 核心要点

Fil-C 通过能力模型确保 C/C++ 的内存安全，最难的部分是指针安全
InvisiCaps 动态追踪每个指针的合法内存范围，禁止越界和释放后使用
前代 PLUT 模型需要 256 位指针（4 个 64 位），不支持联合体且非线程安全
SideCaps 用巧妙的 128 位原子操作编码 256 位数据解决线程安全，但慢 200 倍
InvisiCaps 保持 sizeof(T*) 为 8 字节，同时追求狂热的兼容性和合理的性能

💡 金句

Fil-C has now gone through multiple capability systems; InvisiCaps are just the latest. Achieving memory safety means prohibiting accesses that are out of bounds, to freed objects, or to readonly data.

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