存储管理动态分区分配及回收算法
一、实验目的
分区管理是应用较广泛的一种存储管理技术。本实验要求用一种结构化高级语言构造分区描述器，编制动态分区分配算法和回收算法模拟程序，并讨论不同分配算法的特点。
二、实验内容
1、编写：First Fit Algorithm
2、编写：Best Fit Algorithm
3、编写：空闲区回收算法
三、实验过程
（一）主程序
1、定义分区描述器node，包括 3 个元素：
（1）adr——分区首地址
（2）size——分区大小
（3）next——指向下一个分区的指针
2、定义 3 个指向node 结构的指针变量：
（1）head1——空闲区队列首指针
（2）back1——指向释放区node 结构的指针
（3）assign——指向申请的内存分区node 结构的指针
3、定义 1 个整形变量：
free——用户申请存储区的大小（由用户键入）
（二）过程
1、定义check 过程，用于检查指定的释放块（由用户键入）的合法性
2、定义assignment1 过程，实现First Fit Algorithm
3、定义assignment2 过程，实现Best Fit Algorithm
4、定义acceptment1 过程，实现First Fit Algorithm 的回收算法
5、定义acceptment2 过程，实现Best Fit Algorithm 的回收算法
6、定义print 过程，打印空闲区队列
（三）执行
程序首先申请一整块空闲区，其首址为0，大小为32767；然后，提示用户使用哪种分配算法，再提示是分配还是回收；分配时要求输入申请区的大小，回收时要求输入释放区的首址和大小。
（四）输出
要求每执行一次，输出一次空闲区队列情况，内容包括：
编号首址 终址 大小
注：输出空闲区队列的排序，应符合所用分配算法的要求。
四、实验结果
• 上机调试
• 遇到的主要问题和解决方法
分配内存时总是报错，但不影响程序正常运行
五、实验总结
通过本次实验，我认识到了最先适应算法和最佳适应算法的优缺点和他们之间的差异：
首次适应算法优缺点:保留了高址部分的大空闲区，有利于后来的大型作业分配;低址部分不断被划分，留下许多难以利用的小空闲区，每次查找都从低址开始增加了系统开销。
最佳适应算法优缺点:每次分配给文件的都是最适合该文件大小的分区，内存中留下许多难以利用的小空闲区。
六、源代码
1 #include<stdio.h> 2 #include<stdlib.h> 3 #include<string.h> 4 #define MAX_SIZE 32767 5 6 typedef struct node //定义分区描述器的结构 7 { 8 int id; //编号 9 10 int adr; //分区首地址 11 12 int size; //分区大小 13 14 struct node *next;//指向下一个分区的指针 15 }Node; 16 Node *head1,*head2,*back1,*back2,*assign;/*head--空闲区队列首指针 17 18 back--指向释放区Node结构的指针 19 20 assign-指向申请的内存分区Node结构的指针*/ 21 22 int request; //用户申请存储区的大小（由用户输入） 23 int check(int add,int siz,char c)//用于检查指定的释放块（由用户键入）的合法性 24 { 25 Node *p,*head; 26 int check=1; 27 if(add<0||siz<0) 28 check=0;/*地址和大小不能为负*/ 29 if(c=='f'||c=='F') 30 head=head1; 31 else 32 head=head2; 33 p=head->next; 34 while((p!=NULL)&&check)/*地址不能和空闲区表中结点出现重叠*/ 35 if(((add<p->adr)&&(add+siz>p->adr))||((add>=p->adr)&&(add<p->adr+p->size))) 36 check=0; 37 else 38 p=p->next; 39 if(check==0) 40 printf(" 输入释放区地址或大小有错误！！！ "); 41 return check; /*返回检查结果*/ 42 } 43 void init()//初始化，生成两个带头节点的空闲队列指针， 44 { //head1指向first-fit的空闲队列头，head2指向best-fit的空闲队列头 45 Node *p; 46 head1=(Node*)malloc(sizeof(Node)); 47 head2=(Node*)malloc(sizeof(Node)); 48 p=(Node*)malloc(sizeof(Node)); 49 head1->next=p; 50 head2->next=p; 51 p->size=MAX_SIZE; 52 p->adr=0; 53 p->next=NULL; 54 p->id=0; 55 } 56 Node* assignment1(int num,int req)//实现首次适应算法的分配 57 58 { 59 Node *before,*after,*ass; 60 ass=(Node*)malloc(sizeof(Node)); 61 before=head1; 62 after=head1->next; 63 ass->id=num; 64 ass->size=req; 65 66 while(after->size<req) 67 { 68 before=before->next; 69 after=after->next; 70 } 71 72 if(after==NULL) 73 { 74 ass->adr=-1;//分配失败 75 } 76 else 77 { 78 if(after->size==req) 79 {//空闲分区恰好等于所申请的内存大小 80 before->next=after->next; 81 ass->adr=after->adr; 82 } 83 84 else 85 {//空闲分区大于所申请的内存大小 86 after->size-=req; 87 ass->adr=after->adr; 88 after->adr+=req; 89 90 91 } 92 93 } 94 95 return ass; 96 97 } 98 99 100 void acceptment1(int address,int siz,int rd)//实现首次适应算法的回收 101 { 102 Node *before,*after; 103 int insert=0; 104 back1=(Node*)malloc(sizeof(Node)); 105 before=head1; 106 after=head1->next; 107 back1->adr=address; 108 back1->size=siz; 109 back1->id=rd; 110 back1->next=NULL; 111 while(!insert&&after) 112 {//将要被回收的分区插入空闲区（按首址大小从小到大插入） 113 if((after==NULL)||((back1->adr<=after->adr)&&(back1->adr>=before->adr))) 114 { 115 before->next=back1; 116 back1->next=after; 117 insert=1; 118 } 119 else 120 { 121 before=before->next; 122 after=after->next; 123 } 124 125 126 127 } 128 129 if(insert) 130 { 131 if(back1->adr==before->adr+before->size) 132 {//和前边分区合并 133 before->size+=back1->size; 134 before->next=back1->next; 135 free(back1); 136 137 138 } 139 140 else if(after&&back1->adr+back1->size==after->adr) 141 {//和后边分区合并 142 back1->size+=after->size; 143 back1->next=after->next; 144 back1->id=after->id; 145 free(after); 146 after=back1; 147 } 148 printf(" 首先分配算法回收内存成功！ "); 149 } 150 151 else 152 printf(" 首先分配算法回收内存失败！ "); 153 154 155 } 156 157 158 159 Node* assignment2(int num,int req)//实现最佳适应算法的分配 160 { 161 Node *before,*after,*ass,*q; 162 ass=(Node*)malloc(sizeof(Node)); 163 q=(Node*)malloc(sizeof(Node)); 164 before=head2; 165 after=head2->next; 166 ass->id=num; 167 ass->size=req; 168 while(after->size<req) 169 { 170 before=before->next; 171 after=after->next; 172 } 173 174 if(after==NULL) 175 { 176 ass->adr=-1;//分配失败 177 } 178 179 else 180 { 181 if(after->size==req) 182 {//空闲分区恰好等于所申请的内存大小 183 before->next=after->next; 184 ass->adr=after->adr; 185 186 } 187 188 else 189 {//空闲分区大于所申请的内存大小 190 q=after; 191 before->next=after->next; 192 ass->adr=q->adr; 193 q->size-=req; 194 q->adr+=req; 195 before=head2; 196 after=head2->next; 197 198 if(after==NULL) 199 200 { 201 before->next=q; 202 q->next=NULL; 203 } 204 205 else 206 207 { 208 while((after->size)<(q->size)) 209 { 210 before=before->next; 211 after=after->next; 212 } 213 214 215 216 before->next=q; 217 q->next=after; 218 219 } 220 221 } 222 223 224 225 } 226 227 228 229 return (ass); 230 231 232 233 } 234 235 236 237 void acceptment2(int address,int siz,int rd)//实现最佳适应算法的回收 238 { 239 Node *before,*after; 240 int insert=0;//是否被回收的标志 241 back2=(Node*)malloc(sizeof(Node)); 242 before=head2; 243 after=head2->next; 244 back2->adr=address; 245 back2->size=siz; 246 back2->id=rd; 247 back2->next=NULL; 248 249 if(head2->next==NULL) 250 {//空闲队列为空 251 head2->next=back2; 252 head2->size=back2->size; 253 } 254 255 else 256 {//空闲队列不为空 257 while(after) 258 { 259 if(back2->adr==after->adr+after->size) 260 {//和前边空闲分区合并 261 before->next=after->next; 262 after->size+=back2->size; 263 back2=after; 264 265 266 } 267 268 else 269 { 270 before=before->next; 271 after=after->next; 272 273 } 274 275 } 276 277 278 before=head2; 279 after=head2->next; 280 while(after) 281 282 { 283 284 if(after->adr==back2->adr+back2->size) 285 {//和后边空闲区合并 286 before->next=after->next; 287 back2->size+=after->size; 288 289 } 290 291 else 292 { 293 before=before->next; 294 after=after->next; 295 } 296 297 } 298 299 300 before=head2; 301 after=head2->next; 302 while(!insert) 303 {//将被回收的块插入到恰当的位置（按分区大小从小到大） 304 if(after==NULL||((after->size>back2->size)&&(before->size<back2->size))) 305 { 306 before->next=back2; 307 back2->next=after; 308 insert=1; 309 break; 310 } 311 else 312 { 313 before=before->next; 314 after=after->next; 315 } 316 317 } 318 319 320 321 } 322 323 if(insert) 324 printf(" 最佳适应算法回收内存成功！ "); 325 else 326 printf(" 最佳适应算法回收内存失败！！ "); 327 328 329 } 330 331 332 333 334 335 void print(char choice)//输出空闲区队列信息 336 { 337 Node *p; 338 if(choice=='f'||choice=='F') 339 p=head1->next; 340 else 341 p=head2->next; 342 if(p) 343 { 344 printf(" 空闲区队列的情况为： "); 345 printf(" 编号 首址 终址 大小 "); 346 347 while(p) 348 { 349 printf(" %d %d %d %d ",p->id,p->adr,p->adr+p->size-1,p->size); 350 p=p->next; 351 352 } 353 354 } 355 356 357 } 358 359 360 361 362 void menu()//菜单及主要过程 363 { 364 char chose; 365 int ch,num,r,add,rd; 366 while(1) 367 { 368 369 system("cls"); 370 printf("选择最先适应算法请输入F，选择最佳适应算法请输入B，退出程序请输入E "); 371 printf("请输入你的选择:"); 372 scanf("%c",&chose); 373 if(chose=='e'||chose=='E') 374 exit(0); 375 376 else 377 { 378 system("cls"); 379 while(1) 380 { 381 if(chose=='f'||chose=='F') 382 printf("最先适应算法(First-Fit)模拟: "); 383 if(chose=='b'||chose=='B') 384 printf("最佳适应算法(Best-Fit)模拟: "); 385 printf("1.分配内存,2.回收内存,3.查看内存,4.返回 "); 386 printf("请输入你的选择:"); 387 scanf("%d",&ch); 388 fflush(stdin); 389 switch(ch) 390 391 { 392 case 1: 393 printf("输入申请的分区大小：");scanf("%d",&r); 394 if(chose=='f'||chose=='F') 395 assign=assignment1(num,r); 396 else 397 assign=assignment2(num,r); 398 if(assign->adr==-1) 399 { 400 printf("分配内存失败！ "); 401 } 402 403 else 404 printf("分配成功！分配的内存的首址为:%d ",assign->adr); 405 406 407 break; 408 case 2: 409 printf("输入释放的内存的首址：");scanf("%d",&add); 410 printf("输入释放的内存的大小：");scanf("%d",&r); 411 printf("输入释放的内存的编号：");scanf("%d",&rd); 412 413 if(check(add,r,chose)) 414 { 415 if(chose=='f'||chose=='F') 416 acceptment1(add,r,rd); 417 418 else 419 acceptment2(add,r,rd); 420 } 421 422 break; 423 case 3: 424 print(chose); 425 426 break; 427 428 case 4: 429 menu(); 430 break; 431 432 } 433 434 } 435 436 437 } 438 439 } 440 441 442 } 443 444 445 446 void main()//主函数 447 { 448 init(); 449 menu(); 450 451 }