实验四主存空间的分配和回收

实验四主存空间的分配和回收

物联网工程   余烁瀚  201306104109

一、目的和要求

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。

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(任选两种算法)。

（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。

二、实验内容

编写并调试一个模拟的内存分配与回收程序，使用首次适应算法、循环首次适应算法对内存空间的分配与回收。

三、实验方法、步骤及结果测试

1.    源程序名：4.cpp

可执行程序名：4.exe

2.    原理分析

（1）编写该程序首先要给定一个一定空间大小的内存，即申请空闲区空间最大值，并且要定义空间的各分区的作业标号、分区起始地址、分区长度，单位为字节、分区表的状态位、前向指针、后向指针、已分配分区表、空闲分区等。

（2）通过定义空间分区后，还要定义空间分区链表并对其进行初始化，对空闲分区和已分配分区进行链表访问，对于空闲分区可以分配给新进来的进程使用，对于已分配的分区，则等进程执行结束后在回收空间，恢复空闲区。通过链表的访问实现整个空间分区的分配与回收。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include <conio.h>
#define nil -1
#define NULL 0
#define maxisize 600 //用户的空闲区空间最大值
#define minisize 4
#define getspace(type) (type*)malloc(sizeof(type)) //分配空间
struct table{
char job; //作业标号
float address; //分区起始地址
float length; //分区长度，单位为字节
int flag; //分区表的状态位
struct table *FRlink; //前向指针
struct table *RElink; //后向指针
}*free_table=NULL,*place; //已分配分区表,空闲分区表
typedef struct table FRtable;
//空间分区链表初始化
FRtable *init(FRtable *tb)
{
tb->FRlink=NULL;
tb->job=nil;
tb->address=1064;
tb->length=1664;
tb->flag=0;
tb->RElink=NULL;
return tb;
}
//主存分配函数，为作业job分配大小为xk的分区空间
void allocate(char job,float xk,int choice)
{
FRtable *tb,*link;
int k=0;
float temp=600;
if (free_table->FRlink==NULL&&free_table->RElink==NULL)
{//给首个作业分配空间，改写分区链表
free_table->job=job;
free_table->length=xk;
free_table->flag=1;
if (xk<maxisize)
{
tb=getspace(FRtable);
free_table->RElink=tb;
tb->FRlink=free_table;
tb->job=nil;
tb->address=1064+xk;
tb->length=maxisize-xk;
tb->flag=0;
}
if (choice==2)
{//链接成循环链表
free_table->FRlink=tb;
tb->RElink=free_table;
place=tb;
}
else
{
free_table->FRlink=NULL;
if (xk<maxisize) tb->RElink=NULL;
}
k=1;
}
else
{
if (2==choice) tb=place;//采用CFF时将ta定位到上次找到的合适空间分区的下个空间分区
else tb=free_table;
while(tb!=NULL)
{
if (3==choice)
{
while(tb!=NULL)
{
if (tb->length>=xk&&tb->flag==0)
if (tb->length<temp)
{place=tb;temp=tb->length;} //选择最适合空间
tb=tb->RElink;
}
tb=place;
}
if (tb->length>=xk&&tb->flag==0)
if (tb->length-xk<=minisize)
{//当搜索到的空间大小<=xk+minisize时，将空间全部分配给作业
tb->job=job;
tb->flag=1;
place=tb->RElink;
k=1;
break;
}
else
{//当搜索到的空间大小>xk+minisize时，将空间划分，再分配给作业
link=getspace(FRtable);
link->length=tb->length-xk;
tb->job=job;
tb->length=xk;
tb->flag=1;
link->RElink=tb->RElink;
if (NULL!=tb->RElink) tb->RElink->FRlink=link;
tb->RElink=link;
link->FRlink=tb;
link->job=nil;
link->address=tb->address+xk;
link->flag=0;
place=link;
k=1;
break;
}
tb=tb->RElink;
}
}
if (0==k)
{//未寻找到合适的空间分区，返回
printf("空间申请失败! ");
return;
}
}

//主存回收函数，回收作业job所占用的分区空间
void reclaim(char job,int choice)
{
int bool1=0,bool2=0;
FRtable *tb,*link;
tb=free_table;
if (2==choice) link=tb;
else link=NULL;
do
{
if (job==tb->job&&1==tb->flag) break;
tb=tb->RElink;
if (tb==link)
{
printf(" 抱歉，不存在作业%c! ",job);
return;
}
}while(tb!=link);
bool1=(NULL==tb->FRlink||tb->FRlink==tb->RElink)? 1:tb->FRlink->flag;
bool2=(NULL==tb->RElink||tb->FRlink==tb->RElink)? 1:tb->RElink->flag;
if (bool1&&bool2)
{
tb->job=nil;
tb->flag=0;
}
else if ((NULL==tb->FRlink||1==tb->FRlink->flag)&&0==tb->RElink->flag)
{
link=tb->RElink;
tb->job=nil;
tb->length+=link->length;
tb->flag=0;
tb->RElink=link->RElink;
if (NULL!=link->RElink) link->RElink->FRlink=tb;
free(link);
}
else if (0==tb->FRlink->flag&&1==tb->RElink->flag)
{
link=tb->FRlink;
link->length+=tb->length;
link->RElink=tb->RElink;
tb->RElink->FRlink=link;
if (free_table==tb) free_table=link;
free(tb);
}
else if (0==tb->FRlink->flag&&0==tb->RElink->flag)
{
link=tb->FRlink;
link->length=link->length+tb->length+tb->RElink->length;
link->RElink=tb->RElink->RElink;
if (NULL!=tb->RElink->RElink) tb->RElink->RElink->FRlink=link;
if (free_table==tb) free_table=link;
free(tb);
free(tb->RElink);
}
}
//显示空间分区链表
void display(FRtable *tb,int choice)
{
// clrscr();
FRtable *temp;
if (2==choice) temp=tb;
else temp=NULL;
printf(" 标号 分区首地址 分区大小(KB) 状态位 ");
printf(" sys 1024.00 40.00 1 ");
do
{
printf(" %c %.2f %.2f %d ",tb->job,tb->address,tb->length,tb->flag);
tb=tb->RElink;
}while(temp!=tb);
}
//主函数
int main()
{
int i,a,choice;
float xk;
char job;
FRtable *ta=getspace(FRtable);
free_table=init(ta);
do{
printf(" 分区分配算法: 0 - 退出(Exit) 1 - 首次适应算法(FF) 2 - 循环首次适应算法(CFF) ");
printf("请选择相应的算法(0-2):");
scanf("%d",&choice);
if (0==choice) exit(0);
}while(0>choice&&2<choice);
while(1)
{
printf(" 菜单: 0 - 退出(Exit) 1 - 申请空间(Allocation) 2 - 回收空间(Reclaim) ");
printf("请选择你的操作(0-2):");
scanf("%d",&a);
switch(a)
{
//a=0,程序结束
case 0:exit(0);
//a=1,分配主存空间
case 1:printf("请输入作业标号和所需要申请的空间:");
scanf("%*c%c%f",&job,&xk);
allocate(job,xk,choice);
display(free_table,choice);
break;
//a=2,回收主存空间
case 2:printf("请输入你想回收的作业的相应标号:");
scanf("%*c%c",&job);
reclaim(job,choice);
display(free_table,choice);
break;
default:printf("ERROR：No thie choose! ");
}
}
}

 4.运行结果

如上图所示，当输入需要申请的空间和标号后，空闲分区会分配相应的空间大小，当输入回收的标号时，内存会回收相应大小的空间。

四、实验总结

　　本次实验是有关内存空间分配的算法的实现，实验内容相对之前的进程调度稍微简洁些，但是基本实现的数据结构的链表算法是一样的，还是需要通过申请空间，定义分区大小，然后通过链表对各空闲分区进行相应的内存分配。在实现这个内存分配的实验，遇到很多困难，比如链表初始化与访问的算法基础掌握得不好，而且对算法与与程序之间的思维不清晰，导致在写程序中出现较多问题，然后通过上网搜寻资料，询问同学进行帮助解答，最后得到基本的实验程序。