【操作系统】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
14商业软件工程专业 姓名：陈彦生 学号：201406114124
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：a.cpp
可执行程序名：a.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。
3. 主要程序段及其解释：
#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; //分区表的标志 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! \n"); 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("\n>>抱歉，不存在作业%c! \n",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("\n\t标号\t起始地址\t分区大小(KB)\t 标志\n"); printf("\n\t sys\t 1024.00\t 40.00\t\t 1\n"); do { printf("\n\t %c\t %.2f\t %.2f\t\t %d\n",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("\n 分区分配算法:\n\t0 - 退出(Exit)\n\t1 - 首次适应算法(FF)\n\t2 - 循环首次适应算法(CFF)\n \n"); printf(">>请选择相应的算法:"); scanf("%d",&choice); if (0==choice) exit(0); }while(0>choice&&2<choice); while(1) { printf("\n 菜单:\n\t0 - 退出(Exit)\n\t1 - 申请空间(Allocation)\n\t2 - 回收空间(Reclaim) \n"); printf(">>请选择你的操作:"); 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! \n"); } } }
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。根据实验结果显示，实验已达到预期效果。
四、实验总结
(1)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。
(2)虽然对实验步骤比较清晰，对首次适应算法、循环首次适应算法的知识理解得比较好，但是在对如何通过这些算法去实现这个内存分配的实验，还是遇到很多困难，比如链表初始化与访问的算法基础掌握得不好，还有一些基本的C语言的语法结构掌握不熟练，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，然后通过查找课本，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。
