实验四主存空间的分配和回收
1. 目的和要求
1.1. 实验目的
用高级语言完成一个主存空间的分配和回收程序，以加深对动态分区分配方式及其算法的理解。
1.2. 实验要求
采用连续分配方式之动态分区分配存储管理，使用首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法4种算法完成设计。
（1）**设计一个作业申请队列以及作业完成后的释放顺序，实现主存的分配和回收。采用分区说明表进行。
（2）或在程序运行过程，由用户指定申请与释放。
（3）设计一个空闲区说明表，以保存某时刻主存空间占用情况。
把空闲区说明表的变化情况以及各作业的申请、释放情况显示。
2. 实验内容
根据指定的实验课题，完成设计、编码和调试工作，完成实验报告。
3. 实验环境
可以选用Visual C++作为开发环境。也可以选用Windows下的VB，CB或其他可视化环境，利用各种控件较为方便。自主选择实验环境。
4. 参考数据结构：
#include<stdio.h>
#include<conio.h>
#include<string.h>
#define MAX 24
struct partition{
char pn[10];
int begin;
int size;
int end; ////////
char status; //////////
};
typedef struct partition PART;
第一步：（第13周完成）
完成程序数据结构的创建，初始化内存分配情况，创建空闲分区表和已分配分区表。
第二步：（第14周完成）
完成为某作业分配内存空间。
- 用户输入作业名称；
- 判断作业名称是否已经存在，如果存在则要求用户重新输入；
- 用户输入作业所占空间大小；
- 判断是否能够在剩余的空闲区域中找到一块放置该作业，如果不行则要求用户重新输入；
- 显示菜单，由用户选择使用哪一种分配算法：
1) 首次适应算法
2) 循环首次适应算法
3) 最佳适应算法
4) 最坏适应算法
- 为该作业分配内存空间，分配处理流程图如下（size的值设定为1K）：
- 屏幕显示分配后的内存分区情况。
第三步：（第15周完成）
完成内存空间回收；
- 由用户输入作业的ID，决定所要终止的作业；
- 判断是否存在用户所输入的ID，如果存在则进行终止，否则提示作业不存在；
- 判断即将终止的作业前后是否有空闲区域，如果没有则作业所占的空间独立成为一个空闲块，在未分配区表中增加一项；
（思考：如何判断前后是否有空闲块？）
- 即将终止作业所占空间前后有空闲块的情况：（X代表即将被终止的作业，黑色代表内存中的空闲块）
程序中表示内存区块的结构体如下：
struct partition {
char pn[10];
int begin;
int size;
int end;
char status;
};
所以，判断某个即将被终止的作业所占空间前面是否有空闲块的方法是：作业空间的起始地址A.begin是否等于某个空闲块的结束地址B.end，若相等，则前面有空闲块，则需要合并；若不相等则再判断后面是否有空闲块。
回答：如何判断？
- 进行四种情况的判断，然后分别做出相应的区块回收操作。
回答：如何处理回收？
- 显示回收后的内存使用情况。
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <conio.h> #define MAXSIZE 512 /*定义内存大小为100*/ #define MINSIZE 2 /*如果小于此值 将不再分割内存*/ typedef struct partition{/* 内存空间分区表 结构*/ int start; /*起始地址*/ int size; /*大小*/ char status; /*状态 F:空闲(Free) U:占用(Used) E 结束(end)*/ }PART; PART PartList[MAXSIZE]; //内存空间信息表 void Display(); void InitAll(){ int i; PART temp={0,0,'e'}; for(i=0;i<MAXSIZE;i++) //初始化空间信息表 PartList[i]=temp; PartList[0].start=0; //起始地址为0 PartList[0].size=MAXSIZE;//空间初始为最大的 PartList[0].status='f'; //状态为空闲 } void FirstFit_new(){ int i,j,size; char temp[10]; printf("占用内存空间:"); gets(temp); size=atoi(temp); //将字符串转化为整数 for(i=0; i < MAXSIZE-1 && PartList[i].status != 'e';i++) //到了空间尾且没有空间分配 { if(PartList[i].size >= size && PartList[i].status=='f') //满足所需要的大小，且是空闲空间 { if(PartList[i].size - size <= MINSIZE) //如果小于规定的最小差则将整个空间分配出去 PartList[i].status='u'; //标志为使用 else { for(j = MAXSIZE-2; j > i; j--) //将i后的信息表元素后移 { PartList[j+1]=PartList[j]; } //将i分成两部分，使用低地址部分 PartList[i+1].start= PartList[i].start+size; PartList[i+1].size = PartList[i].size-size; PartList[i+1].status='f'; PartList[i].size=size; PartList[i].status='u'; } break; } } if(i == MAXSIZE-1 || PartList[i].status=='e') //没有找到符合分配的空间 { printf("内存空间不足! "); getchar(); } Display(); } void BestFit_new() { int i,j,k,flag,size; char temp[10]; printf("占用内存空间:"); gets(temp); size=atoi(temp); //将字符串转化为整数 j=0; flag=0; //标志是否有合适的空间分配，0无，1有 k=MAXSIZE; //用来保存满足要求的最小空间 for(i=0;i<MAXSIZE-1 && PartList[i].status!='e';i++) { if(PartList[i].size >= size && PartList[i].status == 'f') //符合要求 { flag=1; if(PartList[i].size < k) //比符合要求的最小空间小，则交换 { k=PartList[i].size; j=i; } } } i=j; if(flag == 0) //没找到 { printf("内存空间不足! "); getch(); j=i; } else if(PartList[i].size - size <= MINSIZE) //小于规定的最小差，将整个空间分配 PartList[i].status='u'; else { for(j = MAXSIZE-2; j > i; j--) //后移 PartList[j+1]=PartList[j]; PartList[i+1].start=PartList[i].start+size; PartList[i+1].size=PartList[i].size-size; PartList[i+1].status='f'; PartList[i].size=size; PartList[i].status='u'; } Display(); } void BadFit_new() { int i,j,k,flag,size; char temp[10]; printf("占用内存空间:"); gets(temp); size=atoi(temp); j=0; flag=0; k=0; //保存满足要求的最大空间 for(i=0;i<MAXSIZE-1&&PartList[i].status!='e';i++) { if(PartList[i].size>=size&&PartList[i].status=='f') { flag=1; if(PartList[i].size>k) { k=PartList[i].size; j=i; } } } i=j; if(flag=0) { printf("内存空间不足! "); getch(); j=i; } else if(PartList[i].size-size<=MINSIZE) PartList[i].status='u'; else { for(j=MAXSIZE-2;j>i;j--) PartList[j+1]=PartList[j]; PartList[i+1].start=PartList[i].start+size; PartList[i+1].size=PartList[i].size-size; PartList[i+1].status='f'; PartList[i].size=size; PartList[i].status='u'; } Display(); } void del() { int i,number; char temp[10]; printf(" 请输入你要释放空间的序号:"); gets(temp); number=atoi(temp); if(PartList[number].status == 'u') //输入的空间是使用的 { PartList[number].status = 'f'; //标志为空闲 if(PartList[number+1].status == 'f') //右空间为空则合并 { PartList[number].size+=PartList[number+1].size; //大小合并 for(i=number+1;i < MAXSIZE-1 && PartList[i].status !='e';i++)/* i后的空间信息表元素前移 */ if(i>0) PartList[i]=PartList[i+1]; } if(number > 0 && PartList[number-1].status=='f') //左空间空闲则合并 { PartList[number-1].size+=PartList[number].size; for(i=number;i<MAXSIZE-1&&PartList[i].status!='e';i++) PartList[i]=PartList[i+1]; } } else { printf("序号不存在或未被使用过! "); getchar(); } Display(); } void Display(){ int i, used=0; //记录可以使用的总空间量 /* clrscr();*/ printf(" --------------------------------------------------- "); printf("%5s%15s%15s","Number","start","size","status"); printf(" --------------------------------------------------- "); for(i=0;i < MAXSIZE && PartList[i].status != 'e';i++) { if(PartList[i].status == 'u') used+=PartList[i].size; printf("%5d%15d%15d%15s ",i,PartList[i].start,PartList[i].size,PartList[i].status=='u'?"USED":"FREE"); } printf(" --------------------------------------------------- "); printf("Totalsize:%-10d Used:%-10d Free:%-10d ",MAXSIZE,used,MAXSIZE-used); printf(" 按任意键返回... "); getch(); } void main(){ char ch; InitAll(); while(1){ printf("======================================================== "); printf(" 1.首次适应算法 "); printf(" 2.最佳适应算法 "); printf(" 3.最坏适应算法 "); printf(" 4.释放已经使用完毕的空间 "); printf(" 5.显示内存分配情况 "); printf(" 6.退出 "); printf("======================================================== "); ch=getch(); switch(ch){ case '1':FirstFit_new();break; //首次适应算法 case '2':BestFit_new();break; //最佳适应算法 case '3':BadFit_new();break; //最坏适应算法 case '4':del();break; //删除已经使用完毕的空间 case '5':Display();break; //显示内存分配情况 case '6':exit(0); } } }
结果截图
总结
今次实验主要是了解和区分首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法4种算法，
虽然代码有点繁琐，但是只要掌握了原理和理清楚思路，那么做起来时也就没有那么复杂了。