能否不访问数据值就修改其虚拟内存地址,可否交换两个变量的虚拟地址
问题解答
首先需要先纠正一个认知偏差:你描述的操作本质是修改虚拟地址到物理地址的映射关系,而非“修改变量对应的虚拟地址——变量名本质是编译阶段给固定虚拟地址绑定的符号名,本身的绑定关系编译后就确定了,无法修改。
普通用户态高级语言(以C++为例)完全无法实现该操作
C/C++这类运行在用户态的程序,没有权限操作内存页表:
- 变量的虚拟地址在编译链接阶段就已经固定(动态链接的程序加载完成后虚拟地址也会固定),你通过
&A拿到的A的虚拟地址是右值,本身无法被赋值修改。 - 虚拟地址到物理地址的映射由操作系统内核维护的页表管理,用户态程序没有直接修改页表的权限。
可以用这段C++代码验证:
#include <iostream> int main() { int A = 10; int B = 20; std::cout << "A的虚拟地址:" << &A << std::endl; std::cout << "B的虚拟地址:" << &B << std::endl; // 下面这行代码会直接编译报错:取地址结果是右值,无法被赋值 // &A = &B; return 0; }
注释掉的代码编译时会直接抛出error: lvalue required as left operand of assignment错误,完全不具备语法可行性。
特权态下理论可以实现,但普通应用不会这么做
如果你在内核态开发、或者持有操作系统最高权限,是可以通过修改页表项实现你要的效果:把虚拟地址1000h映射到物理地址104,虚拟地址1004h映射到物理地址100,此时访问A(对应1000h)就会拿到原来B的物理地址内容,访问B就会拿到原来A的内容。
Linux系统下用户态程序可以通过mmap、mremap这类系统调用间接修改自己进程的内存映射,但也只能针对自己申请的页对齐内存区域,随意修改栈变量的映射关系几乎没有实际使用价值,还会带来大量内存访问异常风险。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者Swapnil Dadamode
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