39，叶慧敏实验四主存空间的分配和回收模拟

一、实验目的

为了合理地分配和使用这些存储空间，当用户提出申请主存储器空间时，存储管理必须根据申请者的要求，按一定的策略分析主存空间和使用情况，找出足够的空闲区域给申请者。当作业撤离归还主存资源时，则存储管理要收回占用的主存空间。主存的分配和回收的实现是与主存储器的管理方式有关的，通过本实验帮助我们理解在不同的存储管理方式下应怎样实现主存空间的分配和回收。

用高级语言完成一个主存空间的分配和回收模拟程序，以加深对内存分配方式及其算法的理解。

二、实验内容和要求

2.1 模拟包括3部分：

1）实现特定的内存分配算法

2）实现内存回收模拟

3）每种内存分配策略对应的碎片数统计

2.2 固定分区存储管理

假设内存容量为120KB，并且分别划分成8,16,32,64KB大小的块各一块。

一个进程所需要的内存为0到100个KB。同时假设一个进程在运行过程中所需内存的大小不变。

模拟五个进程到达请求分配与运行完回收情况,输出主存分配表.

2.3 动态分区分配存储管理

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、下次适应算法、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）在程序运行过程，由用户指定申请与释放。

（2）设计一个已占用分区表，以保存某时刻主存空间占用情况。

（3）设计一个空闲分区表，以保存某时刻主存空间剩余情况。

（4）用两个表的变化情况,反应各进程所需内存的申请与释放情况。

三、实验方法、步骤及结果测试

3.1 源程序名：1230.c

可执行程序名：1230.exe

3.2 原理分析及流程图

3.3 主要程序段及其解释：

  1 #include <stdio.h>
  2 #include <stdlib.h>
  3 #include <string.h> 
  4 const int CANUSE = 1;
  5 const int CANTUSE = 0;
  6 //#define  MSIZE  128;
  7 const int MSIZE = 128;
  8  
  9  
 10 //内存分区 
 11 struct MZone
 12 {
 13        //空闲区起始地址 
 14     int begin_addr; 
 15        //一个连续空闲区的长度
 16     int length;       
 17        //状态 
 18     int state;
 19        //内存中任务名
 20     char task_name[32];    
 21        //指向下一个空闲分区
 22     struct MZone *next;    
 23 };
 24  
 25 //内存头指针 
 26 struct MZone *Mhead = NULL;
 27  
 28 //showmemory函数，显示当前内存分配情况 
 29 void showmemory()
 30 {
 31      struct MZone *Mpoint = Mhead;
 32       
 33      printf("内存的使用情况
");
 34      printf("beginaddr	length	state	task
"); 
 35       
 36      while( NULL!=Mpoint)
 37      {
 38          printf("%dk		",Mpoint->begin_addr);
 39          printf("%dk	",Mpoint->length);
 40          Mpoint->state?printf("CANUSE	"):printf("CANTUSE	");
 41          printf("%s
",Mpoint->task_name);
 42          Mpoint = Mpoint->next;
 43      } 
 44      
 45      system("pause");
 46       
 47 }
 48  
 49 //memoallocate函数，用于分配内存
 50 void memoallocate(void)
 51 {
 52      struct MZone *Mnew = (struct MZone*)malloc(sizeof(struct MZone));
 53      printf("输入要分配内存大小(kb):
");
 54      scanf("%d",&Mnew->length);
 55      printf("输入任务名:
");
 56      scanf("%s",&Mnew->task_name);
 57      Minsert(Mnew)?printf("分配内存成功
"):printf("没有符合大小的空闲分区，内存分配失败。
"); 
 58      system("pause");
 59      free(Mnew);
 60 }
 61  
 62 //Minsert函数，功能插入任务到空闲分区 
 63 int Minsert(struct MZone* Mnew)
 64 {
 65  
 66      struct MZone *Zinsert = Mhead;
 67      //flag用于指示是Zinsert到了NULL，既没有内存可以分配 
 68      int flag = 1;   
 69       
 70      while( Zinsert->length<Mnew->length || !Zinsert->state)
 71      {
 72              if( NULL!=Zinsert->next )
 73              {
 74                 Zinsert = Zinsert->next;
 75              }
 76              else
 77              {   
 78                  Zinsert = Zinsert->next;
 79                  break;
 80              }
 81              
 82      }
 83       
 84      if( NULL==Zinsert ) 
 85      {
 86          return 0;
 87      }
 88      
 89      if( MSIZE == Zinsert->begin_addr+Mnew->length )
 90      {
 91           Zinsert->state = CANTUSE;
 92           strcpy(Zinsert->task_name , Mnew->task_name);
 93           Zinsert->next = NULL;
 94           return 1;
 95      }
 96      else
 97      {
 98          struct MZone *Ztail = (struct MZone *)malloc(sizeof(struct MZone));
 99          Zinsert->state = CANTUSE;
100          strcpy(Zinsert->task_name , Mnew->task_name);
101          Zinsert->length = Mnew->length;
102          Zinsert->next = Ztail;
103           
104          memset( Ztail, 0, sizeof(char)*32 );
105          Ztail->begin_addr = Zinsert->begin_addr + Mnew->length;
106          Ztail->state = CANUSE;
107          Ztail->length = MSIZE - Ztail->begin_addr;
108          Ztail->next = NULL;
109           
110          return 1;
111      }
112 }
113  
114 //memoreturn函数，用于回收内存
115 void memoreturn(void)
116 {
117      char tname[32];
118      printf("输入要收回的任务名
");
119      scanf("%s",tname);
120      Mreturn(tname); 
121      system("pause"); 
122 } 
123  
124 //Mreturn函数，功能回收内存
125 int Mreturn(char taskname[])
126 {
127     struct MZone *front = NULL;
128     struct MZone *position = Mhead;
129     struct MZone *tail = Mhead->next;
130      
131     while( 0!=strcmp(position->task_name,taskname) ) 
132     {
133            front = position;
134            if( NULL!=position->next )
135            {
136                position = position->next;
137            }
138            else
139            {
140                position = NULL;
141                break;
142            }
143            tail = position->next;
144     }
145      
146     if( NULL==position )
147     {
148         printf("内存中没有此任务！");   
149     }
150     else
151     {
152       //不能用CANTUSE 
153       if( NULL!=tail&&NULL!=front )
154        {
155      
156             if( front->state&&tail->state )
157             {
158                 front->length = front->length + position->length + tail->length;
159                 front->next = tail->next;
160                 free(position);
161                 free(tail);
162             }
163             else if( front->state&&!tail->state )
164             {
165                 front->length = front->length + position->length;
166                 front->next = position->next;
167                 free(position);
168             }
169             else if( !front->state&&tail->state )
170             {
171                 position->length = position->length + tail->length;
172                 memset( position->task_name, 0, sizeof(char)*32 );
173                 position->next = tail->next;
174                 position->state = CANUSE;
175                 free(tail);
176             }
177             else if( !front->state&&!tail->state )
178             {
179                 memset( position->task_name, 0, sizeof(char)*32 );
180                 position->state = CANUSE;   
181             }
182        }
183        else if( NULL!=tail&&NULL==front )
184        {
185          if( !tail->state )
186           {
187              memset( position->task_name, 0, sizeof(char)*32 );
188              position->state = CANUSE;
189           }
190           else
191           {
192              position->length = position->length + tail->length;
193              position->next = NULL;
194              free(tail);
195           }
196        } 
197        else if( NULL==tail&&NULL!=front )
198        {
199          if(front->state)
200           { 
201               front->length = front->length + position->length;
202               front->next = NULL;
203               free(position);
204           }
205           else
206           {
207               memset( position->task_name, 0, sizeof(char)*32 );
208               position->state = CANUSE;
209           }
210        }
211        else if( NULL==tail&&NULL==front )
212        {
213             memset( position->task_name, 0, sizeof(char)*32 );
214             position->state = CANUSE; 
215        }
216     printf("内存回收成功！
");
217    }
218 }
219   
220 int main(void)
221 {
222      int func_ = 0;
223       
224      //初始化Mhead 
225      Mhead = (struct MZone*)malloc(sizeof(struct MZone));
226      Mhead->begin_addr = 0;
227      Mhead->length = MSIZE;
228      Mhead->state = CANUSE;
229      memset(Mhead->task_name, 0, sizeof(char)*32 );
230      Mhead->next = NULL;
231       
232      while( 1 )
233      {
234            printf("******************首次适应算法实现主存分配和回收系统（内存）***************
");
235            printf("1:查看内存分配情况
");
236            printf("2:申请分配内存
");
237            printf("3:申请回收内存
");
238            printf("4:退出程序
");
239            printf("~~~~~~~~~~~~~~~~~");
240            scanf("%d",&func_);
241            switch( func_ )
242            {
243                    case 1 :showmemory();break;
244                    case 2 :memoallocate();break;
245                    case 3 :memoreturn();break; 
246                    case 4 :return 1;
247            }
248            system("cls");
249      }       
250 }