操作系统--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。

#include<stdio.h>
#include<conio.h>
#include<malloc.h>
#include<string.h>
#define MAX 24
struct partition{
    char pn[10];  //作业名
    int begin;     //开始时间
    int size;     //内存大小
    int end;      //结束时间
    char status;   //状态
    struct partition *next;
    };
typedef struct partition PART;
PART *head;
//初始化used表
PART *InitListu()
{
    PART *k;
 k= (PART *)malloc(sizeof(PART));
 strcpy(k->pn,"SYSTEM");
 k->begin=0;
 k->size=100;
 k->end=100;
 k->status='u';
 k->next=NULL;
 return k;
}
//初始化free表
PART *InitListf()
{
 PART *k;
 k= (PART *)malloc(sizeof(PART));
 strcpy(k->pn,"------");
 k->begin=100;
 k->size=412;
 k->status='f';
 k->end=512;
 k->next=NULL;
 return k;
}
//输出空闲区表Free
void Printfree()
{
    printf("空闲区表Free:
");
        printf("No.    proname  begin   size    status
");
    PART *free=head->next;
    int i=1;
    while(free!=NULL)
    {
        if(free->status=='f')
        {
             printf("No.%d	%s	%d	%d	%c",i,free->pn,free->begin,free->size,free->status);
            i++;
            printf("
");
        }
        free=free->next;
    }
}
//输出已分配分区表Used
void Printused()
{
    printf("已分配分区表Used:
");
        printf("No.    proname  begin   size    status
");
    PART *used=head->next;
    int i=1;
    while(used!=NULL)
    {
        if(used->status=='u')
        {
             printf("No.%d	%s	%d	%d	%c",i,used->pn,used->begin,used->size,used->status);
            i++;
            printf("
");
        }
        used=used->next;
    }
}
//输出所以作业
void Print()
{
    printf("内存使用情况，按起始地址增长的排:
");
    printf("printf sorted by address:
");
        printf("No.    proname  begin   size    status
");
    PART *total=head->next;
    int i=1;
    while(total!=NULL)
    {
             printf("No.%d	%s	%d	%d	%c",i,total->pn,total->begin,total->size,total->status);
            i++;
            printf("
");
        total=total->next;
    }
}
//算法菜单
void menu()
{

    printf("1)    首次适应算法
");
    printf("2)    循环首次适应算法
");
    printf("3)    最佳适应算法
");
    printf("4)    最坏适应算法:
");

}
//查找是否已存在作业名
PART *searchname(char name[10])
{
    PART *rear;
    rear=head->next;
    while((rear!=NULL)&&(strcmp(rear->pn,name)!=0))
        rear=rear->next;
    return rear;
}
//查找是否有足够大的空闲内存
PART *searchsize(int size,PART *temp)
{
    PART *rear;
    rear=head->next;
    while(rear!=NULL)
    {
        if(rear->status=='f')
        {
            if(rear->size>=size)
            {
                return rear;
            }
            else
                rear=rear->next;
        }
        else
            rear=rear->next;
    }
     return rear;
}
//    首次适应算法
void FF(PART *p)
{
    PART *q,*rear;
    rear=q=head->next;
    while(rear!=NULL)
    {
        if(rear->status=='f')//判断空闲区
        {
            if(rear->size>=p->size)//判断空闲区的大小
            {
                //添加结点（新作业）
                p->status='u';
                p->begin=rear->begin;
                p->end=p->begin+p->size;
                p->next=NULL;
                q->next=p;
                rear->begin=p->end;
                if(rear->size==p->size)
                    p->next=rear->next;
                else
                {
                rear->size=rear->size-p->size;
                p->next=rear;
                }
                //打印输出
                Printfree();
                Printused();
                Print();
                return;    
            }
            else
            {  //遍历结点
                q=rear;
                rear=q->next;
            }
                
        }
        else
        {    //遍历结点
            q=rear;
            rear=q->next;    
        }

    }

}
//查找满足新作业的最大或最小空闲区
void sear(PART *p,PART *temp,int n)
{
    PART *rear=head->next;
    while(rear!=NULL)
    {
        if(rear->status=='f')
        {
            if(rear->size>=p->size)
            {
                if(n==3)
                {
                if(rear->size<temp->size) //最小（最优）
                    temp=rear;
                else
                    rear=rear->next;
                }
                if(n==4)
                {
                if(rear->size>temp->size) //最大（最坏）
                    temp=rear;
                else
                    rear=rear->next;
                }
            }
            else
                rear=rear->next;            
        }
        else
            rear=rear->next;
    }
}
//    最佳适应算法 和    最坏适应算法
void BF_WF(PART *p,PART *temp,int n)
{    
    PART *q,*rear;
    sear(p,temp,n);
    rear=head->next;
    while((rear!=NULL)&&(rear!=temp)) //查找前一结点和当前结点
    {
        q=rear;
        rear=q->next;
    }
    //添加新作业
    p->status='u';
    p->begin=rear->begin;
    p->end=p->begin+p->size;
    p->next=NULL;
    q->next=p;
    rear->begin=p->end;
    if(rear->size==p->size)
        p->next=rear->next;
    else
    {
        rear->size=rear->size-p->size;
        p->next=rear;
    }
    Printfree();
       Printused();
       Print();
}
//分配输入
void input()
{
    PART *p,*temp;
    char name[10];
    int size;
    int n;
    temp = (PART *)malloc(sizeof(PART));
lab1:    printf("输入作业名称:");
    scanf("%s",name);
    if(searchname(name)==NULL)  //判断作业是否已经存在
    {
        p = (PART *)malloc(sizeof(PART));
        strcpy(p->pn,name);
    }
    else
    {
        printf("作业已经存在，请重新输入:
");
        goto lab1;
    }
lab2:    printf("请输入作业所占空间大小:");  //判断是否有足够大的空闲区
    scanf("%d",&size);
    temp=searchsize(size,temp);
    if(temp!=NULL)
    {
        p->size=size;
    }
    else
    {
        printf("没有剩余的空闲区域中，请重新输入:
");
        goto lab2;
    }
    //选择算法
    menu();
    printf("请选择算法:");
    scanf("%d",&n);
    switch (n)
    {
    case 1:
        FF(p);
        break;
/*    case 2:
        CF(p);
        break;*/
    case 3:
        BF_WF(p,temp,n);
        break;
    case 4:
        BF_WF(p,temp,n);
        break;
    }
}
//回收
void recycle()
{
    PART *q,*rear,*temp;
    char pname[10];
    temp = (PART *)malloc(sizeof(PART));
lab3:    printf("请输入要终止的作业名:");
    scanf("%s",pname);
    if(searchname(pname)==NULL)  //判断是否存在该作业
    {
        printf("作业不存在，请重新输入:
");
        goto lab3;
    }
    else
    {
        rear=head->next;
        temp=searchname(pname);
        while((rear!=NULL)&&(rear!=temp))//查找前一节点和当前节点
        {
             q=rear;
            rear=q->next;
        }
        if(q->status=='u'&&rear->next->status=='u')//前后被分配
        {
            strcpy(rear->pn,"------");
            rear->status='f';
        }
        else if(q->status=='u'&&rear->next->status=='f')//前者分配后者空闲
        {
            strcpy(rear->pn,"------");
            rear->status='f';
            rear->size=rear->size+rear->next->size;
            rear->end=rear->next->end;
            rear->next=rear->next->next;
        }
        else if(q->status=='f'&&rear->next->status=='u')//前者空闲后者分配
        {
            q->end=rear->end;
            q->size=rear->size+q->size;
            q->next=rear->next;
        }
        else if(q->status=='f'&&rear->next->status=='f')//前后空闲
        {
            q->end=rear->next->end;
            q->size=rear->size+q->size+rear->next->size;
            q->next=rear->next->next;
        }
        Printfree();
        Printused();
        Print();
    }
}
//主函数
void main()
{
    int cho;
    printf("初始化,设内存总容量512k
");
    printf("系统从低地址部分开始使用,占用100k
");
    head = (PART *)malloc(sizeof(PART));
    head->next=InitListu();
    head->next->next=InitListf();
    Printfree();
    Printused();
    Print();
    while(1)
    {
lab4:        printf("1 分配   2 回收   3 退出
");
        printf("请选择:");
        scanf("%d",&cho);
        if(cho==1)
            input();
        else if(cho==2)
            recycle();
        else if(cho==3)
            return;
        else 
        {
            printf("输入错误,请重新输入:
");
            goto lab4;
        }
    }
        printf("
");
}

运行结果：

分配：

回收：