实验4 内存的分配与回收

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。

（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;

第一步：（第13周完成）

完成程序数据结构的创建，初始化内存分配情况，创建空闲分区表和已分配分区表。

第二步：（第14周完成）

完成为某作业分配内存空间。

用户输入作业名称；
判断作业名称是否已经存在，如果存在则要求用户重新输入；
用户输入作业所占空间大小；
判断是否能够在剩余的空闲区域中找到一块放置该作业，如果不行则要求用户重新输入；
显示菜单，由用户选择使用哪一种分配算法：

1) 首次适应算法

2) 循环首次适应算法

3) 最佳适应算法

4) 最坏适应算法

为该作业分配内存空间，分配处理流程图如下（size的值设定为1K）：

屏幕显示分配后的内存分区情况。

第三步：（第15周完成）

完成内存空间回收；

由用户输入作业的ID，决定所要终止的作业；
判断是否存在用户所输入的ID，如果存在则进行终止，否则提示作业不存在；
判断即将终止的作业前后是否有空闲区域，如果没有则作业所占的空间独立成为一个空闲块，在未分配区表中增加一项；

（思考：如何判断前后是否有空闲块？）

即将终止作业所占空间前后有空闲块的情况：（X代表即将被终止的作业，黑色代表内存中的空闲块）

程序中表示内存区块的结构体如下：

struct partition {

char pn[10];

int begin;

int size;

int end;

char status;

};

所以，判断某个即将被终止的作业所占空间前面是否有空闲块的方法是：作业空间的起始地址A.begin是否等于某个空闲块的结束地址B.end，若相等，则前面有空闲块，则需要合并；若不相等则再判断后面是否有空闲块。

回答：如何判断？

进行四种情况的判断，然后分别做出相应的区块回收操作。

回答：如何处理回收？

显示回收后的内存使用情况。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <conio.h>

#define MAXSIZE 512 /*定义内存大小为100*/
#define MINSIZE 2 /*如果小于此值 将不再分割内存*/

typedef struct  partition{/* 内存空间分区表 结构*/
int start; /*起始地址*/
int size;   /*大小*/
char status;  /*状态 F:空闲(Free) U:占用(Used) E 结束(end)*/
}PART;

PART PartList[MAXSIZE]; //内存空间信息表

void Display();
void InitAll(){
int i;
    PART temp={0,0,'e'};
for(i=0;i<MAXSIZE;i++) //初始化空间信息表
  PartList[i]=temp;
 PartList[0].start=0;  //起始地址为0
 PartList[0].size=MAXSIZE;//空间初始为最大的
 PartList[0].status='f'; //状态为空闲
}
void FirstFit_new(){
int i,j,size;
char temp[10];
    printf("占用内存空间:");
    gets(temp);
    size=atoi(temp); //将字符串转化为整数
for(i=0; i < MAXSIZE-1 && PartList[i].status != 'e';i++) //到了空间尾且没有空间分配
 {
if(PartList[i].size >= size && PartList[i].status=='f') //满足所需要的大小，且是空闲空间
  {
if(PartList[i].size - size <= MINSIZE) //如果小于规定的最小差则将整个空间分配出去
    PartList[i].status='u'; //标志为使用
else
   {
for(j = MAXSIZE-2; j > i; j--) //将i后的信息表元素后移
    {
                    PartList[j+1]=PartList[j];
    }
//将i分成两部分，使用低地址部分
    PartList[i+1].start= PartList[i].start+size;
    PartList[i+1].size = PartList[i].size-size;
    PartList[i+1].status='f';
    PartList[i].size=size;
    PartList[i].status='u';
   }
break;
        }
    }
if(i == MAXSIZE-1 || PartList[i].status=='e') //没有找到符合分配的空间
 {
  printf("内存空间不足!\n");
  getchar();
 }
 Display();
}
void BestFit_new()
{
int i,j,k,flag,size;
char temp[10];
    printf("占用内存空间:");
    gets(temp);
    size=atoi(temp); //将字符串转化为整数
    j=0;
    flag=0; //标志是否有合适的空间分配，0无，1有
    k=MAXSIZE; //用来保存满足要求的最小空间

for(i=0;i<MAXSIZE-1 && PartList[i].status!='e';i++)
 {
if(PartList[i].size >= size && PartList[i].status == 'f') //符合要求
  {
            flag=1;
if(PartList[i].size < k) //比符合要求的最小空间小，则交换
   {
                k=PartList[i].size;
                j=i;
            }
        }
    }
    i=j;
if(flag == 0) //没找到
 {
        printf("内存空间不足!\n");
  getch();
        j=i;
    }
else if(PartList[i].size - size <= MINSIZE) //小于规定的最小差，将整个空间分配
  PartList[i].status='u';
else
 {
for(j = MAXSIZE-2; j > i; j--) //后移
   PartList[j+1]=PartList[j];
        PartList[i+1].start=PartList[i].start+size;
        PartList[i+1].size=PartList[i].size-size;
        PartList[i+1].status='f';
        PartList[i].size=size;
        PartList[i].status='u';
 }
 Display();
}
void BadFit_new()
{
int i,j,k,flag,size;
char temp[10];
    printf("占用内存空间:");
    gets(temp);
    size=atoi(temp);
    j=0;
    flag=0;
    k=0; //保存满足要求的最大空间

for(i=0;i<MAXSIZE-1&&PartList[i].status!='e';i++)
 {
if(PartList[i].size>=size&&PartList[i].status=='f')
  {
            flag=1;
if(PartList[i].size>k)
   {
                k=PartList[i].size;
                j=i;
            }
        }
    }
    i=j;

if(flag=0)
 {
        printf("内存空间不足!\n");
  getch();
        j=i;
    }
else if(PartList[i].size-size<=MINSIZE)
  PartList[i].status='u';
else
 {
for(j=MAXSIZE-2;j>i;j--)
   PartList[j+1]=PartList[j];
  PartList[i+1].start=PartList[i].start+size;
  PartList[i+1].size=PartList[i].size-size;
  PartList[i+1].status='f';
  PartList[i].size=size;
  PartList[i].status='u';
 }
 Display();
}
void del()
{
int i,number;
char temp[10];
    printf("\n请输入你要释放空间的序号:");
    gets(temp);
    number=atoi(temp);

if(PartList[number].status == 'u') //输入的空间是使用的
 {
        PartList[number].status = 'f'; //标志为空闲
if(PartList[number+1].status == 'f') //右空间为空则合并
  {
            PartList[number].size+=PartList[number+1].size; //大小合并
for(i=number+1;i < MAXSIZE-1 && PartList[i].status !='e';i++)/* i后的空间信息表元素前移 */
if(i>0)
     PartList[i]=PartList[i+1];
        }
if(number > 0 && PartList[number-1].status=='f') //左空间空闲则合并
  {
            PartList[number-1].size+=PartList[number].size;
for(i=number;i<MAXSIZE-1&&PartList[i].status!='e';i++)
                PartList[i]=PartList[i+1];
        }
    }
else
 {
  printf("序号不存在或未被使用过!\n ");
  getchar();
    }
    Display();
}
void Display(){
int i,
  used=0; //记录可以使用的总空间量

/* clrscr();*/
    printf("\n---------------------------------------------------\n");
    printf("%5s%15s%15s","Number","start","size","status");
    printf("\n---------------------------------------------------\n");
for(i=0;i < MAXSIZE && PartList[i].status != 'e';i++)
 {
if(PartList[i].status == 'u')
   used+=PartList[i].size;
  printf("%5d%15d%15d%15s\n",i,PartList[i].start,PartList[i].size,PartList[i].status=='u'?"USED":"FREE");
 }
    printf("\n---------------------------------------------------\n");
    printf("Totalsize:%-10d Used:%-10d Free:%-10d\n",MAXSIZE,used,MAXSIZE-used);
    printf("\n\n 按任意键返回...\n");
    getch();
}
void main(){
char ch;
    InitAll();
while(1){
  printf("========================================================\n");
  printf("       1.首次适应算法\n");
  printf("       2.最佳适应算法\n");
  printf("       3.最坏适应算法\n");
  printf("       4.释放已经使用完毕的空间\n");
  printf("       5.显示内存分配情况 \n");
  printf("       6.退出 \n");
  printf("========================================================\n");
  ch=getch();
switch(ch){
case '1':FirstFit_new();break; //首次适应算法
case '2':BestFit_new();break; //最佳适应算法
case '3':BadFit_new();break; //最坏适应算法
case '4':del();break;   //删除已经使用完毕的空间
case '5':Display();break;  //显示内存分配情况
case '6':exit(0);
  }
 }
}

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结果截图

实验4 内存的分配与回收

总结

今次实验主要是了解和区分首次适应算法、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，

虽然代码有点繁琐，但是只要掌握了原理和理清楚思路，那么做起来时也就没有那么复杂了。

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实验4 内存的分配与回收

1. 目的和要求

2. 实验内容

3. 实验环境

4. 参考数据结构：

结果截图

总结

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