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(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。
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Turbo 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。
源代码：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define OK 1 //完成
#define ERROR 0 //出错
typedef int Status;
typedef struct free_table//定义一个空闲区说明表结构
{
int num; //分区序号
long address; //起始地址
long length; //分区大小
int state; //分区状态
}ElemType;
typedef struct Node// 线性表的双向链表存储结构
{
ElemType data;
struct Node *prior; //前趋指针
struct Node *next; //后继指针
}Node,*LinkList;
LinkList first; //头结点
LinkList end; //尾结点
int flag;//记录要删除的分区序号
Status Initblock()//开创带头结点的内存空间链表
{
first=(LinkList)malloc(sizeof(Node));
end=(LinkList)malloc(sizeof(Node));
first->prior=NULL;
first->next=end;
end->prior=first;
end->next=NULL;
end->data.num=1;
end->data.address=40;
end->data.length=600;
end->data.state=0;
return OK;
}
void sort()//分区序号重新排序
{
Node *p=first->next,*q;
q=p->next;
for(;p!=NULL;p=p->next)
{
for(q=p->next;q;q=q->next)
{
if(p->data.num>=q->data.num)
{
q->data.num+=1;
}
}
}
}
//显示主存分配情况
void show()
{
int flag=0;//用来记录分区序号
Node *p=first;
p->data.num=0;
p->data.address=0;
p->data.length=40;
p->data.state=1;
sort();
printf(" 》主存空间分配情况《 ");
printf("********************************************************** ");
printf("分区序号 起始地址 分区大小 分区状态 ");
while(p)
{
printf("%d %d %d",p->data.num,p->data.address,p->data.length);
if(p->data.state==0) printf(" 空闲 ");
else printf(" 已分配 ");
p=p->next;
}
printf("********************************************************** ");
}
//首次适应算法
Status First_fit(int request)
{
//为申请作业开辟新空间且初始化
Node *p=first->next;
LinkList temp=(LinkList)malloc(sizeof(Node));
temp->data.length=request;
temp->data.state=1;
p->data.num=1;
while(p)
{
if((p->data.state==0)&&(p->data.length==request))
{//有大小恰好合适的空闲块
p->data.state=1;
return OK;
break;
}
else if((p->data.state==0) && (p->data.length>request))
{//有空闲块能满足需求且有剩余
temp->prior=p->prior;
temp->next=p;
temp->data.address=p->data.address;
temp->data.num=p->data.num;
p->prior->next=temp;
p->prior=temp;
p->data.address=temp->data.address+temp->data.length;
p->data.length-=request;
p->data.num+=1;
return OK;
break;
}
p=p->next;
}
return ERROR;
}
//最佳适应算法
Status Best_fit(int request)
{
int ch; //记录最小剩余空间
Node *p=first;
Node *q=NULL; //记录最佳插入位置
LinkList temp=(LinkList)malloc(sizeof(Node));
temp->data.length=request;
temp->data.state=1;
p->data.num=1;
while(p) //初始化最小空间和最佳位置
{
if((p->data.state==0) && (p->data.length>=request) )
{
if(q==NULL)
{
q=p;
ch=p->data.length-request;
}
else if(q->data.length > p->data.length)
{
q=p;
ch=p->data.length-request;
}
}
p=p->next;
}
if(q==NULL) return ERROR;//没有找到空闲块
else if(q->data.length==request)
{
q->data.state=1;
return OK;
}
else
{
temp->prior=q->prior;
temp->next=q;
temp->data.address=q->data.address;
temp->data.num=q->data.num;
q->prior->next=temp;
q->prior=temp;
q->data.address+=request;
q->data.length=ch;
q->data.num+=1;
return OK;
}
return OK;
}
//最差适应算法
Status Worst_fit(int request)
{
int ch; //记录最大剩余空间
Node *p=first->next;
Node *q=NULL; //记录最佳插入位置
LinkList temp=(LinkList)malloc(sizeof(Node));
temp->data.length=request;
temp->data.state=1;
p->data.num=1;
while(p) //初始化最大空间和最佳位置
{
if(p->data.state==0 && (p->data.length>=request) )
{
if(q==NULL)
{
q=p;
ch=p->data.length-request;
}
else if(q->data.length < p->data.length)
{
q=p;
ch=p->data.length-request;
}
}p=p->next;
}
if(q==NULL) return ERROR;//没有找到空闲块
else if(q->data.length==request)
{
q->data.length=1;
return OK;
}
else
{
temp->prior=q->prior;
temp->next=q;
temp->data.address=q->data.address;
temp->data.num=q->data.num;
q->prior->next=temp;
q->prior=temp;
q->data.address+=request;
q->data.length=ch;
q->data.num+=1;
return OK;
}
return OK;
} //分配主存
Status allocation(int a)
{
int request;//申请内存大小
printf("请输入申请分配的主存大小(单位:KB):");
scanf("%d",&request);
if(request<0 ||request==0)
{
printf("分配大小不合适，请重试！");
return ERROR;
}
switch(a)
{
case 1: //默认首次适应算法
if(First_fit(request)==OK) printf(" ****分配成功！****");
else printf(" ****内存不足，分配失败！****");
return OK;
break;
case 2: //选择最佳适应算法
if(Best_fit(request)==OK) printf(" ****分配成功！****");
else printf(" ****内存不足，分配失败！****");
return OK;
break;
case 3: //选择最差适应算法
if(Worst_fit(request)==OK) printf(" ****分配成功！****");
else printf(" ****内存不足，分配失败！****");
return OK;
break;
}
}
Status deal1(Node *p)//处理回收空间
{
Node *q=first;
for(;q!=NULL;q=q->next)
{
if(q==p)
{
if(q->prior->data.state==0&&q->next->data.state!=0)
{
q->prior->data.length+=q->data.length;
q->prior->next=q->next;
q->next->prior=q->prior;
q=q->prior;
q->data.state=0;
q->data.num=flag-1;
}
if(q->prior->data.state!=0&&q->next->data.state==0)
{
q->data.length+=q->next->data.length;
q->next=q->next->next;
q->next->next->prior=q;
q->data.state=0;
q->data.num=flag;
}
if(q->prior->data.state==0&&q->next->data.state==0)
{
q->prior->data.length+=q->data.length;
q->prior->next=q->next;
q->next->prior=q->prior;
q=q->prior;
q->data.state=0;
q->data.num=flag-1;
}
if(q->prior->data.state!=0&&q->next->data.state!=0)
{
q->data.state=0;
}
}
}
return OK;
}
Status deal2(Node *p)//处理回收空间
{
Node *q=first;
for(;q!=NULL;q=q->next)
{
if(q==p)
{
if(q->prior->data.state==0&&q->next->data.state!=0)
{
q->prior->data.length+=q->data.length;
q->prior->next=q->next;
q->next->prior=q->prior;
q=p->prior;
q->data.state=0;
q->data.num=flag-1;
}
if(q->prior->data.state!=0&&q->next->data.state==0)
{
q->data.state=0;
}
if(q->prior->data.state==0&&q->next->data.state==0)
{
q->prior->data.length+=q->data.length;
q->prior->next=q->next;
q->next->prior=q->prior;
q=q->prior;
q->data.state=0;
q->data.num=flag-1;
}
if(q->prior->data.state!=0&&q->next->data.state!=0)
{
q->data.state=0;
}
}
}
return OK;
}
//主存回收
Status recovery(int flag)
{
Node *p=first;
for(;p!=NULL;p=p->next)
{
if(p->data.num==flag)
{
if(p->prior==first)
{
if(p->next!=end)//当前P指向的下一个不是最后一个时
{
if(p->next->data.state==0)
//与后面的空闲块相连
{
p->data.length+=p->next->data.length;
p->next->next->prior=p;
p->next=p->next->next;
p->data.state=0;
p->data.num=flag;
}
else p->data.state=0;
}
if(p->next==end)//当前P指向的下一个是最后一个时
{
p->data.state=0;
}
}//结束if(p->prior==block_first)的情况
else if(p->prior!=first)
{
if(p->next!=end)
{
deal1(p);
}
else
{
deal2(p);
}
}//结束if(p->prior!=block_first)的情况
}//结束if(p->data.num==flag)的情况
}
printf(" ****回收成功****");
return OK;
}
//主函数
void main()
{
int i; //操作选择标记
int a;//算法选择标记
printf("********************************************************** ");
printf(" 用以下三种方法实现主存空间的分配 ");
printf(" (1)首次适应算法 (2)最佳适应算法 (3)最差适应算法 ");
printf("********************************************************** ");
printf(" ");
printf("请输入所使用的内存分配算法:");
scanf("%d",&a);
while(a<1||a>3)
{
printf("输入错误，请重新输入所使用的内存分配算法: ");
scanf("%d",&a);
}
switch(a)
{
case 1:printf(" ****使用首次适应算法：**** ");break;
case 2:printf(" ****使用最佳适应算法：**** ");break;
case 3:printf(" ****使用最坏适应算法：**** ");break;
}
Initblock(); //开创空间表
while(1)
{
show();
printf(" 1: 分配内存 2: 回收内存 0: 退出 ");
printf("请输入您的操作：");
scanf("%d",&i);
if(i==1)
allocation(a); // 分配内存
else if(i==2) // 内存回收
{
printf("请输入您要释放的分区号：");
scanf("%d",&flag);
recovery(flag);
}
else if(i==0)
{
printf(" 退出程序 ");
break; //退出
}
else //输入操作有误
{
printf("输入有误，请重试！");
continue;
}
}
}
