实验四主存空间的分配和回收

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。

4.参考数据结构：

     #include<stdio.h>

    #include<conio.h>

    #include<string.h>

    #define MAX 24

    struct partition{  

       char pn[10];

       int begin;

       int size;

       int end;   ////////

       char status;  //////////

      };

     typedef struct partition PART;

 

#include <stdio.h>
#include<conio.h>
#include<string.h>
#define MAX 100
struct partition{
    char pn[10];
    int begin;
    int size;
    int end;   ////////
    char status;  //////////
    };
typedef struct partition PART;
PART p[MAX];
int n;

int msize = 7;
int next = 0;

void init()
{
    p[0].begin = 0;
    p[0].end = 200;
    strcpy(p[0].pn, "SYSTEM");
    p[0].size = 200;
    p[0].status = 'u';

    p[1].begin = 200;
    p[1].end = 1024;
    strcpy(p[1].pn, "-----");
    p[1].size = p[1].end - p[1].begin;
    p[1].status = 'f';

    n = 2;
}

void show()
{
    int x = 1;

    printf("空闲区表Free：\n");
    printf("\tNo.\tproname\tbegin\tsize\tstatus\n");
    for(int i = 0; i < n; i++)
    {
        if(p[i].status == 'f')
            printf("\tNo.%d\t%s\t%4d\t%4d\t%4c\n", x++, p[i].pn, p[i].begin, p[i].size, p[i].status);
    }
    printf("\n\n=========================================================\n");

    printf("已分配分区表Used：\n");
    printf("\tNo.\tproname\tbegin\tsize\tstatus\n");
    for(i = 0, x = 1; i < n; i++)
    {
        if(p[i].status == 'u')
            printf("\tNo.%d\t%s\t%4d\t%4d\t%4c\n", x++, p[i].pn, p[i].begin, p[i].size, p[i].status);
    }

    printf("\n\n=========================================================\n");

    printf("内存使用情况：\nprintf sorted by address:\n");
    printf("\tNo.\tproname\tbegin\tsize\tstatus\n");
    printf("\t--------------------------------------\n");
    for(i = 0, x = 1; i < n; i++)
    {
            printf("\tNo.%d\t%s\t%4d\t%4d\t%4c\n", x++, p[i].pn, p[i].begin, p[i].size, p[i].status);
    }
}

void input(char name[], int * size)
{    
    int x = 1;

    while(x)
    {
        printf("\n\n请输入进程名称：");
        scanf("%s", name);

        for(int i = 0; i < n; i++)
        {    
            x = 0;
            if(strcmp(name, p[i].pn) == 0)
            {
                x = 1;
                printf("进程名称已存在，请重新输入!");                
                break;
            }
        }
        
    }
    
    x = 1;
    scanf("!!!\n");
    while(x)
    {
        printf("\n请输入进程需要的空间大小：");
        scanf("%d", size);

        for(int i = 0; i < n; i++)
        {
            
            if(p[i].size >= *size)
            {
                x = 0;    
                break;
            }
        }
        if(x)
            printf("找不到适合的空间，请重新输入!");
    }

}

int show_menu()
{
    int x;
    
    printf("\n(1)首次适应算法");
    printf("\n(2)循环首次适应算法");
    printf("\n(3)最佳适应算法");
    printf("\n(4)最坏适应算法");
    printf("\n请选择一种分配方式：");
    scanf("%d", &x);
    while(x < 1 || x > 4)
    {
        printf("\n输入错误!");
        printf("\n请选择一种分配方式：");
        scanf("%d", &x);
    }

    return x;
}

void first_fit(char name[], int size)
{
    for(int i = 0; i < n; i++)
    {
        if(p[i].status == 'f')
        {    
            if(p[i].size - size < msize)
            {
                strcpy(p[i].pn, name);
                p[i].status = 'u';
                break;
            }
            else
            {
                strcpy(p[n].pn, p[i].pn);
                p[n].begin = p[i].begin + size;
                p[n].end = p[i].end;
                p[n].size = p[n].end - p[n].begin;
                p[n].status = 'f';
                strcpy(p[i].pn, name);
                p[i].end = p[i].begin + size;
                p[i].size = size;
                p[i].status = 'u';
                n++;
                break;
            }
        }
    }
    
}

void next_fit(char name[], int size)
{
    for(int i = next; i < n; i++)
    {
        if(p[i].status == 'f')
        {    
            if(p[i].size - size < msize)
            {
                strcpy(p[i].pn, name);
                p[i].status = 'u';
                break;
            }
            else
            {
                strcpy(p[n].pn, p[i].pn);
                p[n].begin = p[i].begin + size;
                p[n].end = p[i].end;
                p[n].size = p[n].end - p[n].begin;
                p[n].status = 'f';
                strcpy(p[i].pn, name);
                p[i].end = p[i].begin + size;
                p[i].size = size;
                p[i].status = 'u';
                n++;
                break;
            }
        }
    }
}

void best_fit(char name[], int size)
{
    int x = 0;
    int min = 10000;

    for(int i = 0; i < n; i++)
    {
        if(p[i].status == 'f')
        {    
            if(p[i].size < min && p[i].size >= size)
            {
                min = p[i].size;
                x = i;
            }
        }
    }

    if(p[x].size - size < msize)
    {
        strcpy(p[x].pn, name);
        p[x].status = 'u';
    }
    else
    {
        strcpy(p[n].pn, p[x].pn);
        p[n].begin = p[x].begin + size;
        p[n].end = p[x].end;
        p[n].size = p[n].end - p[n].begin;
        p[n].status = 'f';
        strcpy(p[x].pn, name);
        p[x].end = p[i].begin + size;
        p[x].size = size;
        p[x].status = 'u';
        n++;
    }
}

void worst_fit(char name[], int size)
{
    int x = 0;
    int max = 0;

    for(int i = 0; i < n; i++)
    {
        if(p[i].status == 'f')
        {    
            if(p[i].size > max)
            {
                max = p[i].size;
                x = i;
            }
        }
    }

    if(p[x].size - size < msize)
    {
        strcpy(p[x].pn, name);
        p[x].status = 'u';
    }
    else
    {
        strcpy(p[n].pn, p[x].pn);
        p[n].begin = p[x].begin + size;
        p[n].end = p[x].end;
        p[n].size = p[n].end - p[n].begin;
        p[n].status = 'f';
        strcpy(p[x].pn, name);
        p[x].end = p[i].begin + size;
        p[x].size = size;
        p[x].status = 'u';
        n++;
    }
}

void allocation()
{
    char name[10];
    int size;

    input(name, &size);
    int x = show_menu();
    
    switch(x)
    {
    case 1:
        first_fit(name, size);
        break;
    case 2:
        next_fit(name, size);
        break;
    case 3:
        best_fit(name, size);
        break;
    case 4:
        worst_fit(name, size);
        break;
    }

    show();
}

void move(int i)
{
    while(i < n)
    {
        p[i-1] = p[i];
        i++;
    }
    n--;
}

void recycle()
{
    char name[10];
    int x = 0;

    printf("\n\n请输入进程名称：");
    scanf("%s", name);

    for(int i = 0; i < n; i++)
    {    
        if(strcmp(name, p[i].pn) == 0)
        {
            x = 1;    
            break;
        }
    }
    if(x == 0)
        printf("\n\n进程不存在。\n");
    else if(x == 1)
    {
        if(p[i-1].status == 'u' && p[i+1].status == 'u')
        {
            strcpy(p[i].pn, "-----");
            p[i].status = 'f';
        }
        else if(p[i+1].status == 'f')
        {
            strcpy(p[i].pn, "-----");
            p[i].status = 'f';
            p[i].end = p[i+1].end;
            p[i].size += p[i+1].size; 
            move(i+2);
            if(p[i-1].status == 'f')
            {
                p[i-1].end = p[i].end;
                p[i-1].size += p[i].size;
                move(i+1);
            }
        }   
        
    }

    show();    
}

int main(void)
{
    int x = 0;

    printf("初始化：设置内存总容量为 1024k\n系统从低地址部分开始占用 200k\n\n");

    init();
    show();
    
    printf("\n1. 输入进程     2. 回收进程\n");
    scanf("%d", &x);
    while(1)
    {
        if(x == 1)
            allocation();
        else if(x == 2)
            recycle();

        printf("\n1. 输入进程     2. 回收进程\n");
        scanf("%d", &x);
    }
    
    

    return 0;
}