操作系统实验-可变分区存储管理

作业一
实验一 ：可变分区存储管理
（一） 实验题目
编写一个C 程序，用char *malloc(unsigned size)函数向系统申请一次内存空间（如size=1000，单位为字节），
模拟可变分区内存管理，实现对该内存区的分配和释放管理。

（二） 实验目的
1．加深对可变分区的存储管理的理解；
2．提高用C 语言编制大型系统程序的能力，特别是掌握C 语言编程的难点：指针和指针作为函数参数；
3．掌握用指针实现链表和在链表上的基本操作。

（三）程序代码 #include<malloc.h> #include<stdio.h> #include<string.h>
#define new(type) (type *)malloc(sizeof(type))
typedef struct _map {
unsigned int size; char *address; struct _map *next; struct _map *prev;
(a)
(b)
(c)
(d)
图2-9释放区与前后空闲区相邻的情况
} map;
typedef map *pmap;
typedef struct _mem
{
unsigned int totalSize;
char* space;
pmap head;
pmap cMap;
} mem;
typedef mem *pmem;
pmem createMem(unsigned int to_size) //创建内存区域
{
pmem newMem=new(mem);
pmap newHead=new(map);
newMem->totalSize=to_size;
newHead->size=to_size;
newHead->address=newMem->space;
newHead->next=newHead;
newHead->prev=newHead;
newMem->head=newHead;
newMem->cMap=newHead;
return newMem;
}
void freeMem(pmem m)
{
pmap map,cMap;
pmap head=m->head;
free(map->address);
for(map=head;map->next!=head;)
{
cMap=map;
map=cMap->next;
free(cMap);
}
free(m);
}
char* lmalloc(pmem cMem,unsigned int size) //分配函数
{
if(size>1000){
printf("内存容量超出范围!\n"); //当需要分配的内存空间已经大于实
际空间时出错
}else{
pmap p=cMem->cMap;
char* rAddr;
if(size==0)
return NULL;
while(p->size<size)
{
if(p->next==cMem->cMap)
return NULL;
p=p->next;
}
rAddr=p->address;
p->size-=size;
p->address+=size;
if(p->size==0)
{
p->prev->next=p->next;
p->next->prev=p->prev;
cMem->cMap=p->next;
if(cMem->head==p)
cMem->head=p->next;
if(p->next!=cMem->head)
free(p);
}
else
{
cMem->cMap=p;
}
return rAddr;
}
}
void lfree(pmem m,unsigned int size,char* addr) //释放函数
{
pmap nextMap,prevMap,newMap;
if(addr<m->space || addr>=m->space+m->totalSize)
{
fprintf(stderr,"地址越界\n"); //释放空间时，大小输入出错return;
}
nextMap=m->head;
while(nextMap->address<addr)
{
nextMap=nextMap->next;
if(nextMap==m->head)
break;
}
prevMap=nextMap->prev;
if(nextMap!=m->head && prevMap->address+prevMap->size==addr) //第一种情况{
prevMap->size+=size;
if(addr+size==nextMap->address) //第二种情况
{
prevMap->size+=nextMap->size;
prevMap->next=nextMap->next;
prevMap->next->prev=prevMap;
if(nextMap==m->cMap)
{
m->cMap=prevMap;
}
free(nextMap);
nextMap=NULL;
}
}
else
{
if(addr+size==nextMap->address) //第三种情况
{
nextMap->address-=size;
nextMap->size+=size;
}
else //第四种情况
{
newMap=new(map);
newMap->address=addr;
newMap->size=size;
prevMap->next=newMap;
newMap->prev=prevMap;
newMap->next=nextMap;
nextMap->prev=newMap;
if(nextMap==m->head)
m->head=newMap;
}
}
}
void printMem(pmem m) //打印函数
{
pmap map=m->head;
printf("\
空闲内存空间:\n\
-----------------------\n\
大小起始地址\n");
do
{
if(map==m->cMap)
printf("-> ");
else
printf(" ");
printf("%10u %10u\n",map->size,map->address);
map=map->next;
}while(map!=m->head);
printf("-----------------------\n");
}
void main() //主函数
{
printf("--------------------------------------------------------\n");
printf("请选择操作：分配内存(m) or 释放内存(f) or 打印内存表(p)\n");
printf("--------------------------------------------------------\n");
typedef enum{cmdMalloc,cmdFree,cmdPrint,cmdHelp,cmdQuit,cmdInvalid} cmdType; pmem m=createMem(1000);
char cmd[20];
char *addr;
unsigned int size;
cmdType type;
while(1)
{
scanf("%s",cmd);
if(cmd[1]=='\0')
{
switch(cmd[0])
{
case 'm':
case 'M':
type=cmdMalloc;
break;
case 'f':
case 'F':
type=cmdFree;
break;
case 'p':
case 'P':
type=cmdPrint;
break;
}
}
else
{
if(!strcmp(cmd,"malloc"))
type=cmdMalloc;
else if(!strcmp(cmd,"free"))
type=cmdFree;
else if(!strcmp(cmd,"print"))
type=cmdPrint;
}
switch(type)
{
case cmdMalloc:
scanf("%u",&size);
lmalloc(m,size);
printMem(m);
break;
case cmdFree:
scanf("%u %u",&size,&addr);
lfree(m,size,addr);
printMem(m);
break;
case cmdPrint:
printMem(m);
break;
return;
}
}
}
（四）程序结果。