mem.cpp

这是一个用于学习操作系统课程中内存管理的很好的实例,说明了内存管理的各种方法!

/*----------------模拟存储管理中内存空间的管理和分配----------------
内存空间的管理分为固定分区管理方式，可变分区管理方式，页式存储管
理，段式存储管理。下面是页式存储管理和可变分区管理的两个例子： 

内存被划分成 2048 块（页）。用 32 位字长的字存放位示图，为 0 的位表
示该块尚未分配，为 1 的位表示该块已分配。 
实习检查： 
1 、运行程序，由检查教师给出文件名，该文件中存有内存
目前状况的位示图的数据（ 0 和 1 的文件）。（程序应做提示，界面友好）。 
2 、你所编制的程序应读入数据，存放在相应的数据结构中。 
3 、显示友好的用户界面，由检查教师输入内存申请（总块数）。 
4 、根据申请和位示图状态，为用户分配内存，并建立页表。 
5 、输出位示图和页表。 

数据结构：用一个数组来表示内存状况，页表。 
函数定义：内存申请函数 
*/

#define n 10 /* 假定系统允许的最大作业为，假定模拟实验中 n 值为 10*/ 
#define m 10 /* 假定系统允许的空闲区表最大为 m ，假定模拟实验中 m 值为 10*/ 
#define minisize 100

struct 
{ 
	float address; /* 已分分区起始地址 */ 
	float length; /* 已分分区长度，单位为字节 */ 
	int flag; /* 已分配区表登记栏标志，用 "0" 表示空栏目 */ 
}used_table[n]; /* 已分配区表 */ 

struct 
{ 
	float address; /* 空闲区起始地址 */ 
	float length; /* 空闲区长度，单位为字节 */ 
	int flag; /* 空闲区表登记栏标志，用 "0" 表示空栏目，用 "1" 表示未分配 */ 
}free_table[m]; /* 空闲区表 */ 

allocate(char J,int xk) 
char J; 
float xk; /* 采用最优分配算法分配 xk 大小的空间 */ 
{ 
	int i,k; 
	float ad; 
	k=-1; 
	for(i=0;i<m;i++) /* 寻找空间大于 xk 的最小空闲区登记项 k*/ 
	if(free_table[i].length>=xk&&free_table[i].flag==1) 
	if(k==-1||free_table[i].length<free_table[k].length) 
	k=i; 
	if(k==-1)/* 未找到可用空闲区，返回 */ 
	{ 
		printf(" 无可用空闲区 \n"); 
		return; 
	} 
/* 找到可用空闲区，开始分配：若空闲区大小与要求分配的空间差小于 msize 大小，则空闲区全部分配；若
空闲区大小与要求分配的空间差大于 minisize 大小，则从空闲区划出一部分分配 */ 
if(free_table[k].length-xk<=minisize) 
{ 
	free_table[k].flag=0; 
	ad=free_table[k].address; 
	xk=free_table[k].length; 
} 
else 
{ 
	free_table[k].length=free_table[k].length-xk; 
	ad=free_table[k].address+free_table[k].length; 
} 
/* 修改已分配区表 */ 
i=0; 
while(used_table[i].flag!=0&&i<n) i++;/* 寻找空表目 */  
if(i>=n) /* 无表目填写已分分区 */ 
{ 
	printf(" 无表目填写已分分区，错误 \n"); 
/* 修正空闲区表 */ 
	if(free_table[k].flag==0) 
/* 前面找到的是整个空闲分区 */ 
	free_table[k].flag=1; 
	else 
	{/* 前面找到的是某个空闲分区的一部分 */ 
		free_table[k].length=free_table[k].length+xk; 
		return; 
	} 
} 
else 
{/* 修改已分配表 */ 
	used_table[i].address=ad; 
	used_table[i].length=xk; 
	used_table[i].flag=J; 
} 
return; 
}/* 主存分配函数结束 */ 

reclaim(J) 
char J; 
/* 回收作业名为 J 的作业所占主存空间 */ 
{ 
	int i,k,j,s,t; 
	float S,L; 
/* 寻找已分配表中对应登记项 */ 
	s=0; 
	while((used_table[s].flag!=J||used_table[s].flag==0)&&s<n) 
	s++; 
	if(s>=n)/* 在已分配表中找不到名字为 J 的作业 */ 
	{ 
		printf(" 找不到该作业 \n"); 
		return; 
	} 
/* 修改已分配表 */ 
used_table[s].flag=0; 
/* 取得归还分区的起始地址 S 和长度 L*/ 
S=used_table[s].address; 
L=used_table[s].length; 
j=-1;k=-1;i=0; 
/* 寻找回收分区的空闲上下邻，上邻表目 k ，下邻表目 j*/ 
while(i<m&&(j==-1||k==-1)) 
{ 
	if(free_table[i].flag==1) 
{ 
	if(free_table[i].address+free_table[i].length==S)k=i;/* 找到上邻 */ 
	if(free_table[i].address==S+L)j=i;/* 找到下邻 */ 
} 
	i++; 
} 
if(k!=-1) 
if(j!=-1) 
/* 上邻空闲区，下邻空闲区，三项合并 */ 
{ 
	free_table[k].length=free_table[j].length+free_table[k].length+L; 
	free_table[j].flag=0; 
} 
else 
/* 上邻空闲区，下邻非空闲区，与上邻合并 */ 
	free_table[k].length=free_table[k].length+L; 
else 
if(j!=-1) 
/* 上邻非空闲区，下邻为空闲区，与下邻合并 */ 
{ 
	free_table[j].address=S; 
	free_table[j].length=free_table[j].length+L; 
} 
else 
/* 上下邻均为非空闲区，回收区域直接填入 */ 
{ 
/* 在空闲区表中寻找空栏目 */ 
	t=0; 
	while(free_table[t].flag==1&&t<m) 
	t++; 
if(t>=m)/* 空闲区表满 , 回收空间失败 , 将已分配表复原 */ 
{ 
	printf(" 主存空闲表没有空间 , 回收空间失败 \n"); 
	used_table[s].flag=J; 
	return; 
} 
free_table[t].address=S; 
free_table[t].length=L; 
free_table[t].flag=1; 
} 
	return; 
}/* 主存回收函数结束 */ 

main( ) 
{ 
	int i,a; 
	float xk; 
	char J; 
/* 空闲分区表初始化： */ 
	free_table[0].address=10240; 
	free_table[0].length=102400; 
	free_table[0].flag=1; 
	for(i=1;i<m;i++) 
	free_table[i].flag=0; 
/* 已分配表初始化： */ 
	for(i=0;i<n;i++) 
	used_table[i].flag=0; 
while(1) 
{ 
	printf(" 选择功能项（ 0- 退出 ,1- 分配主存 ,2- 回收主存 ,3- 显示主存） \n"); 
	printf(" 选择功项 (0~3) :"); 
	scanf("%d",&a); 
switch(a) 
{ 
	case 0: exit(0); /*a=0 程序结束 */ 
	case 1: /*a=1 分配主存空间 */ 
	printf(" 输入作业名 J 和作业所需长度 xk: "); 
	scanf("%*c%c%f",&J,&xk); 
	allocate(J,xk);/* 分配主存空间 */ 
	break; 
	case 2: /*a=2 回收主存空间 */ 
	printf(" 输入要回收分区的作业名 "); 
	scanf("%*c%c",&J); 
	reclaim(J);/* 回收主存空间 */ 
	break; 
	case 3: /*a=3 显示主存情况 */ 
/* 输出空闲区表和已分配表的内容 */ 
	printf(" 输出空闲区表： \n 起始地址 分区长度 标志 \n"); 
	for(i=0;i<m;i++) 
	printf("%6.0f%9.0f%6d\n",free_table[i].address,free_table[i].length, free_table[i].flag); 
	printf(" 按任意键 , 输出已分配区表 \n"); 
	getch(); 
	printf(" 输出已分配区表： \n 起始地址 分区长度 标志 \n"); 
	for(i=0;i<n;i++) 
	if(used_table[i].flag!=0) 
	printf("%6.0f%9.0f%6c\n",used_table[i].address,used_table[i].length, used_table[i].flag); 
	else 
	printf("%6.0f%9.0f%6d\n",used_table[i].address,used_table[i].length, used_table[i].flag); 
	break; 
	default:printf(" 没有该选项 \n"); 
	}/*case*/ 
	}/*while*/ 
}/* 主函数结束 */