第6章 内存的动态分配
C语言动态内存分配与释放
C语言动态内存分配与释放C语言作为一门广泛应用的编程语言，具有良好的灵活性和高效性。
在C语言中，动态内存分配与释放是一项重要的特性，它可以在程序运行过程中根据需要动态分配内存，并在使用完毕后释放，避免内存浪费和内存泄漏的问题。
本文将深入探讨C语言中的动态内存分配与释放的相关知识。
1. 动态内存分配概述在C语言中，使用静态内存分配的方式会提前将内存分配给变量，这在一些情况下会导致内存的浪费。
为了更加高效地利用内存，C语言提供了动态内存分配的机制。
动态内存分配允许我们在程序运行时根据需要动态地分配内存空间给变量或数据结构，并且在不再需要的时候释放这些内存空间。
2. 动态内存分配函数C语言提供了几个常用的动态内存分配函数，包括malloc、calloc、realloc和free。
- malloc函数：用于在堆中分配指定大小的内存空间，并返回指向该空间起始地址的指针。
- calloc函数：用于在堆中分配指定数量和大小的内存空间，并将内存空间初始化为0。
- realloc函数：用于调整已分配内存空间的大小，可以扩大或缩小内存空间。
- free函数：用于释放之前通过动态内存分配函数分配的内存空间。
3. 动态内存分配的示例下面是一个示例代码，演示了如何使用动态内存分配函数来分配内存空间，并在使用完毕后释放内存空间。
```c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main() {int n;printf("请输入元素个数：");scanf("%d", &n);int* arr = (int*)malloc(n * sizeof(int)); // 使用malloc函数动态分配n个int型变量所占的内存空间if (arr == NULL) {printf("内存分配失败！");return 1; // 内存分配失败，退出程序}for (int i = 0; i < n; i++) {printf("请输入第%d个元素的值：", i + 1);scanf("%d", &arr[i]);}printf("输入的元素为：");for (int i = 0; i < n; i++) {printf("%d ", arr[i]);}free(arr); // 释放动态分配的内存空间return 0;}```在上述示例中，我们通过malloc函数动态分配了一个整型数组的内存空间，并在使用完毕后使用free函数将其释放，以避免内存泄漏。
动态分区分配方式的模拟
动态分区分配方式的模拟动态分区分配方式是计算机中内存管理的一种重要方式。
在动态分区分配方式中，内存空间被分割为多个不同大小的分区，每个分区可以被进程占用。
当一个进程需要内存时，系统会为其分配一个适当大小的分区，进程结束后，该分区将会被释放出来供其他进程使用。
为了更好地理解动态分区分配方式的原理和实际运作，可以通过模拟的方法来观察和分析。
下面是一个简单的动态分区分配方式的模拟过程：假设我们有一块容量为6400KB的内存，要模拟分配4个进程的情况。
这4个进程的内存需求分别是1000KB，2000KB，500KB和300KB。
首先，我们可以将内存划分为几个分区，每个分区的大小根据需要进行调整。
可以设置整块内存为一块分区（大小为6400KB），或者划分成多个较小的分区。
由于这里有4个进程需要分配内存，我们可以为它们设置4个分区，分别为P1，P2，P3和P41.初始状态：内存：[6400KB]（未分配）进程：P1，P2，P3，P4（空）2.分配P1：内存：[1000KB]（P1）、[5400KB]（未分配）进程：P1，P2，P3，P4P1占用了1000KB的内存，剩余空间为5400KB。
3.分配P2：内存：[1000KB]（P1）、[2000KB]（P2）、[3400KB]（未分配）进程：P1，P2，P3，P4P2占用了2000KB的内存，剩余空间为3400KB。
4.分配P3：内存：[1000KB]（P1）、[2000KB]（P2）、[500KB]（P3）、[2900KB]（未分配）进程：P1，P2，P3，P4P3占用了500KB的内存，剩余空间为2900KB。
5.分配P4：内存：[1000KB]（P1）、[2000KB]（P2）、[500KB]（P3）、[300KB]（P4）、[2600KB]（未分配）进程：P1，P2，P3，P4P4占用了300KB的内存，剩余空间为2600KB。
在模拟的过程中，我们可以看到进程在内存中的分配情况和未分配内存的变化。
《C++语言程序设计》第6章 数组 指针与字符串
• 可以只对部分元素初始化
• 例如：static int a[3][4]={{1},{0,6},{0,0,11}};
• 列出全部初始值时，第1维下标个数可以省略
• 例如：static int a[][4]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}; • 或：static int a[][4]={{1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,12}};
其中数组a的存储顺序为：
a00 a01 a02 a03 a10 a11 a12 a13 a20 a21 a22 a23
12
二维数组的初始化
• 将所有初值写在一个{}内，按顺序初始化
• 例如：static int a[3][4]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};
• 分行列出二维数组元素的初值
cout << "Moving the point to (" << newX << ", " << newY << ")" << endl; x = newX; y = newY; }
例6-3 对象数组应用举例
//6-3.cpp #include "Point.h" #include <iostream> using namespace std;
int main() {
cout << "Entering main..." << endl;
内存分配方式范文
内存分配方式范文内存分配是计算机中的重要概念，它指的是将计算机的内存资源分配给不同的程序和数据。
内存分配方式可以根据分配的策略和实现方式来进行分类。
下面将介绍几种常见的内存分配方式。
1.静态分配：静态分配是指在编译或链接阶段将内存空间分配给程序的变量或数据结构。
在静态分配中，内存的分配和释放是由编译器或链接器完成的，程序在运行期间不会改变内存分配的情况。
静态分配的优点是分配速度快，不会发生内存碎片问题，但缺点是需要预先确定内存的大小，不能动态调整。
2.动态分配：动态分配是在程序运行期间根据需要分配和释放内存空间。
常见的动态分配方式有以下几种：- 堆（Heap）分配：堆分配是通过指定大小在堆内存中分配一块连续的内存空间。
它通常用于创建动态分配的数据结构，如链表、树、堆等。
堆分配的优点是可以根据需要分配灵活大小的内存，但缺点是分配和释放的速度较慢，并且容易产生内存碎片。
- 栈（Stack）分配：栈分配是指在程序运行期间分配局部变量和函数调用的内存空间。
栈内存具有后进先出的特性，每次分配内存只需要修改栈指针即可。
栈分配的优点是分配和释放速度快，但缺点是分配的内存大小固定，不适合动态分配。
- 池（Pool）分配：池分配是指事先在内存中创建一定数量的内存块，然后根据需要从池中分配和释放内存。
池分配的优点是分配和释放速度快，且不容易产生内存碎片，但缺点是需要事先确定池的大小，不能动态调整。
3.分区分配：分区分配是指将内存空间分成多个固定大小的分区，每个分区用于分配给不同的程序或数据。
常见的分区分配方式有以下几种：-等大小分区：等大小分区是将内存空间分成大小相等的分区，每个分区只能分配给一个程序或数据。
这种分区方式容易产生内存碎片，但分配和释放速度较快。
-不等大小分区：不等大小分区是将内存空间分成大小不等的分区，每个分区可以根据需要分配给不同大小的程序或数据。
这种分区方式可以更有效地利用内存空间，但分配和释放速度较慢。
动态分区管理方式及动态分区算法
动态分区管理方式及动态分区算法一、动态分区概述在操作系统中，内存管理是一个非常重要的部分。
在实际的应用中，程序的内存需求是会发生变化的，因此需要一种灵活的内存管理方式来满足不同程序的内存需求。
动态分区管理方式应运而生，它可以根据程序的需求，灵活地分配和回收内存空间，是一种高效的内存管理方式。
二、动态分区管理方式动态分区管理方式是指将内存划分为多个大小不等的分区，每个分区都可以被分配给进程使用，当进程终止时，分区将被回收。
动态分区管理方式通常通过动态分区算法来实现，下面将介绍几种常见的动态分区算法。
三、首次适应算法首次适应算法是最简单和最直观的动态分区分配算法。
它的基本思想是在空闲分区链表中按照位置区域顺序查找第一个能够满足进程大小需求的空闲分区，并将其分配给进程。
首次适应算法的优点是实现简单，分区利用率较高，但缺点是会产生大量的不连续碎片。
四、最佳适应算法最佳适应算法是在空闲分区链表中查找满足进程大小需求的最小空闲分区，并将其分配给进程。
最佳适应算法的优点是可以减少外部碎片，缺点是查找适合的空闲分区会花费较长的时间。
五、最坏适应算法最坏适应算法是在空闲分区链表中查找满足进程大小需求的最大空闲分区，并将其分配给进程。
最坏适应算法的优点是能够产生较小的碎片，但缺点是会导致剩余分区较多，影响分区利用率。
六、动态分区管理方式的优缺点动态分区管理方式相比于静态分区管理方式有很多优点，比如可以灵活地满足不同程序的内存需求，可以动态地合并和分割分区，提高了内存的利用率等。
但是动态分区管理方式也有一些缺点，比如会产生碎片，分配和回收内存的开销较大等。
七、结语动态分区管理方式及其算法在实际应用中有着广泛的应用，通过合理选择动态分区算法，可以提高内存的利用率，改善系统性能。
也需要注意动态分区管理方式可能产生的碎片问题，可以通过内存紧缩等手段来解决。
希望本文对读者有所帮助。
动态分区管理方式及动态分区算法八、碎片问题与解决方法在动态分区管理方式中，经常会出现碎片问题，包括内部碎片和外部碎片。
结构体的使用和动态内存的分配及释放
结构体的使⽤和动态内存的分配及释放结构体什么是结构体？结构体是⽤户根据实际需要⾃⼰定义的复合数据类型。
结构体的出现是为了表⽰⼀些复杂的数据，⽽普通的数据类型⽆法满⾜要求。
结构体的定义：struct Student //struct Student为⼀个复合数据类型,结构体名字为Student,含有三个成员sno,name,age{int sno;char name[20];int age;};//分号不能省实例说明1：#include<stdio.h>#include<string.h>struct Student{int sno;char name[20];int age;};//分号不能省int main(){struct Student st,*pst;pst=&st;/*第⼀种⽅式：结构体变量.成员*/st.sno=99;strcpy(,"李四");//这⾥的strcpy(,"李四")是string类型的赋值st.age=21;printf("%d,%s,%d\n",st.sno,,st.age);/*第⼆种⽅式：pst指向结构体变量中的sno成员，推荐使⽤*/pst->sno=100;//pst->sno等价于(*pst).snostrcpy(pst->name,"王五");pst->age=30;printf("%d,%s,%d\n",pst->sno,pst->name,pst->age);return 0;}实例说明2(通过指针传参(在普通变量的数据类型⼤于4个字节时)可以节省内存和时间，还可以修改成员变量的值)：#include<stdio.h>#include<string.h>struct Student{int sno;char name[20];int age;};void input(struct Student *pst);//前置声明void output(struct Student *pst);int main(){struct Student st;//定义结构体变量st，同时为st分配内存(此时st占28个字节)input(&st);output(&st);return 0;}void output(struct Student *pst)//完成输出{printf("%d %s %d\n",pst->sno,pst->name,pst->age);}void input(struct Student *pst)//完成输⼊{(*pst).sno=100;strcpy(pst->name,"张三");pst->age=21;}注意：1.结构体在定义时并没有分配内存(它只是⼀个模型)，⽽是在定义结构体变量时分配内存。
动态分区分配方式使用的数据结构和分配算法
动态分区分配方式使用的数据结构和分配算法一、引言动态分区分配是操作系统中常用的内存管理方式之一，它的主要目的是为了有效地利用计算机内存资源。
在动态分区分配中，操作系统会将可用内存空间划分为多个大小不同的连续空间，然后按照进程请求的大小来进行动态地分配和释放。
这种方式可以避免内存浪费，提高内存利用率，同时也能够保证进程访问内存时的安全性和稳定性。
二、数据结构在动态分区分配中，需要使用两个重要的数据结构：空闲块链表和已占用块链表。
1. 空闲块链表空闲块链表是指所有未被占用的内存块组成的链表。
每个节点表示一个可用块，并包含以下信息：- 块大小：表示该节点对应空闲块的大小。
- 起始地址：表示该节点对应空闲块在内存中的起始地址。
- 链接指针：指向下一个可用块节点。
2. 已占用块链表已占用块链表是指所有被进程占用的内存块组成的链表。
每个节点表示一个已占用块，并包含以下信息：- 块大小：表示该节点对应已占用块的大小。
- 进程ID：表示该节点对应已占用块所属的进程ID。
- 起始地址：表示该节点对应已占用块在内存中的起始地址。
- 链接指针：指向下一个已占用块节点。
三、分配算法动态分区分配中常用的算法有“首次适应算法”、“最佳适应算法”、“最差适应算法”等。
1. 首次适应算法首次适应算法是指从空闲块链表头开始，依次查找第一个能够满足请求大小的空闲块，并将其分配给进程。
这种方式可以快速地找到满足条件的空闲块，但可能会留下一些无法利用的小碎片。
2. 最佳适应算法最佳适应算法是指从所有可用空闲块中选择大小最合适的空闲块进行分配。
这种方式可以尽可能地利用内存资源，但需要遍历所有可用空闲块，效率较低。
3. 最差适应算法最差适应算法是指从所有可用空闲块中选择大小最大的空闲块进行分配。
这种方式可以尽可能地避免留下碎片，但也可能导致大量内存浪费。
四、动态分区分配的优缺点动态分区分配方式具有以下优点：- 可以动态地分配和释放内存，避免了内存浪费。
c语言动态分配内存函数
c语言动态分配内存函数C语言是一门很古老但依然强大的编程语言，作为一门底层语言，C语言与内存密不可分。
在C语言中，内存分配是一个非常重要的概念。
C语言提供了很多函数来进行内存管理，其中最为常用的便是动态分配内存函数。
本文将围绕动态分配内存函数来进行分步介绍。
1. malloc函数malloc函数是C语言中最为基本的动态分配内存函数，该函数会在堆内存中分配一块指定大小的内存块，并返回该内存块的首地址。
下面是malloc函数的基本语法：void* malloc(unsigned int size);其中，size参数表示要分配的内存块的大小，函数返回一个void型指针，该指针指向已分配的内存块的首地址。
使用malloc函数的方法如下所示：int* arr = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);该语句将在堆内存中分配一块大小为40字节（即10个int型变量所占用的内存）的内存块，并将arr指针指向该内存块的首地址。
2. calloc函数calloc函数与malloc函数类似，也是用于动态分配内存的函数。
但与malloc函数不同的是，calloc函数还会对分配的内存块进行初始化。
同时，calloc函数的语法也略有不同：void* calloc(unsigned int num, unsigned int size);其中，num参数表示要分配的内存块的数量，size参数则表示每个内存块的大小。
使用calloc函数的方式如下所示：int* arr = (int*)calloc(10, sizeof(int));该语句将在堆内存中分配一块大小为40字节（即10个int型变量所占用的内存）的内存块，并将该内存块中每个字节都初始化为0，并将arr指针指向该内存块的首地址。
3. realloc函数realloc函数是用于重新分配已经分配的内存块的函数。
该函数接受两个参数，第一个参数是原内存块的地址，第二个参数是新的内存块大小。
动态分区分配算法
动态分区分配算法动态分区分配算法是在计算机内存管理中使用的一种内存分配策略。
在动态分区分配算法下，内存被划分为多个大小不一的分区，每个分区可以用来存储不同大小的进程。
当一个进程需要内存时，系统会选择一个合适的分区来满足其需求。
动态分区分配算法有多种实现方式，常用的包括最先适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法。
最先适应算法（First Fit）是最简单和最常用的动态分区分配算法之一、该算法从内存起始位置开始查找合适的分区，一旦找到一个大小大于等于所需内存大小的空闲分区，就将该进程分配给这个分区并将分区大小减去所需内存大小。
这种算法的优点是实现简单、分区利用率高，但它可能会导致较小的分区被浪费掉，从而导致外部碎片的产生。
最佳适应算法（Best Fit）是另一种常用的动态分区分配算法。
该算法从所有空闲分区中选择一个大小最适合所需内存大小的分区来分配。
相比于最先适应算法，最佳适应算法能够更好地利用内存分区，减少外部碎片的产生。
然而，该算法的实现相对复杂，并且容易产生许多较小的空闲分区，导致分区利用率降低。
最坏适应算法（Worst Fit）是另一种动态分区分配算法。
该算法选择一个大小最大的空闲分区来分配给进程，这样可以留下更多较小的空闲分区，以备将来的进程使用。
然而，最坏适应算法可能会导致较大的分区被浪费掉，从而导致外部碎片的产生。
同样，该算法的实现也相对复杂，并且分区利用率相对较低。
动态分区分配算法的选择取决于特定的应用和场景。
最先适应算法在分配速度和分区利用率方面可能更优，但可能会产生较多的外部碎片。
最佳适应算法能够更好地利用内存分区，但实现复杂，容易产生较小的空闲分区。
最坏适应算法留下较小的空闲分区，但分区利用率较低。
因此，在选择动态分区分配算法时，需要权衡这些因素，并根据特定需求进行选择。
动态分区分配算法在现代操作系统中起着重要的作用，可以有效管理内存资源，提高系统的性能和效率。
同时，动态分区分配算法也是操作系统中的一个重要研究领域，不断有新的技术和算法被提出来优化内存管理，满足日益复杂的应用需求。
第6章内存管理习题答案
一、选择题。
1．采用不会产生内部碎片。
A. 分页式存储管理B. 分段式存储管理C. 固定分区式存储管理D. 段页式存储管理2．设内存分配情况如图所示。
若要申请一块40K字节的内存空间，采用最佳适应算法，则所得到的分区首址为。
A. 100KB. 190KC. 330KD. 410K3．最佳适应算法的空白区是。
A. 按大小递减顺序连在一起B. 按大小递增顺序连在一起C. 按地址由小到大排列D. 按地址由大到小排列4．在可变式分区存储管理中的拼接技术可以。
A. 集中空闲区B. 增加内存容量C. 缩短访问周期D. 加速地址转换5．在固定分区分配中，每个分区的大小是。
A. 相同B. 随作业长度变化C. 可以不同但预先固定D. 可以不同但根据作业长度固定6．把作业地址空间使用的逻辑地址变成内存的物理地址称为。
A. 加载B. 重定位C. 物理化D. 逻辑化7．在段页式存储管理系统中，内存等分成①，程序按逻辑模块划分成若②。
A. 块B. 基址C. 分区D. 段E. 页号F. 段长8．在以下存储管理方案中，不适用于多道程序设计系统的是。
A. 单用户连续分配B. 固定式分区分配C. 可变式分区分配D. 页式存储管理9．某系统段表的内容如表5.3 所示。
一逻辑地址为（2，154），它对应的物理地址为。
A. 120K + 2B. 480K + 154C. 30K + 154D. 2 + 480K10．在一个分页存储管理系统中，页表内容如表所示。
若页的大小为4K，则地址转换机构将逻辑地址0 转换成的物理地址为。
A. 8192B. 4096C. 2048D. 1024二、填空题。
1．将地址映射成为地址，这个过程称为地址重定位。
2．把作业装入内存中随即进行地址变换的方式称为，而在作业执行期间，当访问到指令或数据时才进行地址变换的方式称为。
3．在分区分配算法中，首次适应算法倾向于优先利用内存中的部分的空闲分区，从而保留了部分的大空闲区。
内存分配策略
内存分配策略
内存分配策略是指操作系统在应用程序需要使用内存时，如何分配可用的内存空间，以达到最优的系统性能和资源利用率。
以下是常见的内存分配策略：
1. 静态内存分配
静态内存分配是在程序编译时就确定了内存使用量，由编译器在程序运行前分配好内存。
这种内存分配方式可以提高程序的运行速度，但内存空间无法动态调整，只能通过重新编译程序来改变内存分配。
2. 动态内存分配
动态内存分配是在程序运行时根据需要动态分配内存空间。
应用程序可以通过动态内存分配来根据需求分配内存，也可以在不需要时释放已分配的内存。
动态内存分配可以提高程序的灵活性和内存利用率。
3. 按需分配
按需分配是指只在需要时分配内存，而不是在程序开始时分配。
这种内存分配方式可以减少内存的浪费，但也可能会造成内存分配和释放之间的性能瓶颈。
4. 内存池
内存池是一种内存管理技术，它在程序开始运行时分配一定的内存空间，并在需要时从预分配的内存池中获取内存。
这种内存分配方式可以提高程序的性能和内存利用率。
5. 多级分配
多级分配是指将内存分为不同级别的块，每个块都有一个独立的内存池来管理。
这种内存分配方式可以提高程序的内存利用率，并减少内存碎片。
但是，多级分配也可能导致在不同块之间的内存搬移时出现性能瓶颈。
6. 内存交换
内存交换是指将当前不需要的内存数据移动到硬盘上，以释放物理内存空间。
这种内存分配方式可以使用更大的内存空间，但也会降低程序的性能。
总之，不同的内存分配策略适用于不同的操作系统和应用程序。
选择合适的内存分配策略可以提高应用程序的性能和资源利用率。
计算机操作系统-汤小丹第4版复习讲义教程第6章文件管理
6.2.3 索引文件
对于定长记录文件，如果要查找第i个记录，可直接根据下式 计算来获得第i个记录相对于第一个记录首址的地址：
Ai = i × L 然而，对于可变长度记录的文件，要查找其第i个记录时，须 首先计算出该记录的首地址。为此，须顺序地查找每个记录 ，从中获得相应记录的长度Li，然后才能按下式计算出 第i个记录的首址。假定在每个记录前用一个字节指明该记录 的长度，则
3. 文件 文件是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元 素的集合，可分为有结构文件和无结构文件两种。
6.1.2 文件名和类型 1. 文件名和扩展名 (1) 文件名。 (2) 扩展名。
2. 文件类型 1) 按用途分类 根据文件的性质和用途的不同，可将文件分为三类： (1) 系统文件，这是指由系统软件构成的文件。大多数 的系统文件只允许用户调用，但不允许用户去读，更不允许 修改；有的系统文件不直接对用户开放。 (2) 用户文件，指由用户的源代码、目标文件、可执行 文件或数据等所构成的文件。用户将这些文件委托给系统保 管。 (3) 库文件，这是由标准子例程及常用的例程等所构成 的文件。这类文件允许用户调用，但不允许修改。
1. 对象及其属性 文件管理系统管理的对象如下： (1) 文件。 (2) 目录。 (3) 磁盘(磁带)存储空间。
2. 对对象操纵和管理的软件集合 该层是文件管理系统的核心部分。文件系统的功能大多 是在这一层实现的，其中包括有：① 对文件存储空间的管理； ② 对文件目录的管理；③ 用于将文件的逻辑地址转换为物 理地址的机制；④ 对文件读和写的管理；⑤ 对文件的共享 与保护等功能。在实现这些功能时，OS通常都采取了层次组 织结构，即在每一层中都包含了一定的功能，处于某个层次 的软件，只能调用同层或更低层次中的功能模块。
tlfs 动态内存分配原理
tlfs 动态内存分配原理TLFS动态内存分配原理动态内存分配是计算机科学中的一个重要概念，它允许程序在运行时动态地分配内存空间，以满足程序运行的需要。
在操作系统中，动态内存分配是一个非常重要的功能，因为它允许操作系统在运行时动态地分配内存空间，以满足不同程序的内存需求。
TLFS是一种常用的动态内存分配算法，本文将介绍TLFS动态内存分配原理。
TLFS是一种基于链表的动态内存分配算法，它的全称是Two-Level Free Storage。
它的主要思想是将内存分为两个层次：一级空闲块和二级空闲块。
一级空闲块是指大小大于等于2个字节的空闲块，而二级空闲块是指大小为1个字节的空闲块。
一级空闲块和二级空闲块都是通过链表来管理的。
在TLFS中，当程序需要分配内存时，首先会在一级空闲块链表中查找是否有足够大的空闲块。
如果找到了合适的空闲块，则将其分配给程序，并将剩余的空闲块插入到一级空闲块链表中。
如果一级空闲块链表中没有足够大的空闲块，则会在二级空闲块链表中查找是否有足够大的空闲块。
如果找到了合适的空闲块，则将其分配给程序，并将剩余的空闲块插入到一级空闲块链表中。
如果二级空闲块链表中也没有足够大的空闲块，则会向操作系统请求更多的内存空间。
当程序释放内存时，TLFS会将释放的内存块插入到一级空闲块链表中。
如果相邻的空闲块可以合并成一个更大的空闲块，则会进行合并操作。
这样可以减少内存碎片的产生，提高内存利用率。
总的来说，TLFS是一种高效的动态内存分配算法，它通过链表来管理内存空间，可以有效地减少内存碎片的产生，提高内存利用率。
在实际应用中，TLFS被广泛地应用于操作系统中，为程序提供高效的内存分配服务。
第六章 对象数组、string类
3
C++语言程序设计
6.3 动态内存分配
动态内存分配技术可以保证程序在运行过 程中按照实际需要申请适量的内存。 程中按照实际需要申请适量的内存。 使用结束后可以释放。 使用结束后可以释放。 申请和释放的过程一般称为 删除。 建立 和 删除。
2011-11-4
+程序设计 程序结构 程序设计--程序结构 程序设计
2011-11-4
C++程序设计 程序结构 程序设计--程序结构 程序设计
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C++语言程序设计
编程题： 编程题：
定义整数集合类intset，该类包括以下成员函数： 该类包括以下成员函数： 该类包括以下成员函数 Intset(); 类的构造函数， 类的构造函数，可定义多个 Enpty(); 清空该整数集合（置0） 清空该整数集合（ ） Isempty(); 判断整数集合是否为空 Ismemberof(); 判断某整数是否在该集合内 Add(); 增加一个整数到该集合中 Sub(); 从该集合中删除一个整数元素 Print(); 打印该整数集合
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C++语言程序设计
New运算 运算
动态内存分配： 动态内存分配： New 类型名 T（初值列表）; （初值列表） 在运行过程中申请分配用于存放T类型数据的内 在运行过程中申请分配用于存放 类型数据的内 存空间，并使用初值列表中给出的值进行初始化。 存空间，并使用初值列表中给出的值进行初始化。 如果申请成功， 如果申请成功，返回一个指向新分配内存首地址 类型指针。 的T类型指针。 类型指针
C++语言程序设计
对象数组 动态内存分配
合肥学院计科系 华珊珊
E-mail: anikihua@
内存分配和内存回收的算法
内存分配和内存回收的算法内存分配和内存回收是计算机科学中非常重要的话题，它们是操作系统和编程语言中的核心概念。
在本文中，我们将深入探讨内存分配和内存回收的算法，以及它们在实际应用中的一些常见方法和技术。
第一部分：内存分配内存分配是将计算机系统中的可用内存空间分配给程序和进程使用的过程。
在常规操作系统中，内存分配包括两种主要方法：静态分配和动态分配。
1. 静态分配：静态分配是在编译时为程序分配固定大小的内存空间。
这种方法的一个明显优点是速度较快，因为内存分配是在程序加载时完成的，无需额外的运行时开销。
然而，缺点是在程序运行时无法根据需要调整内存大小，并且可能导致内存浪费或不足的问题。
2. 动态分配：动态分配是在程序运行时根据需要分配和释放内存空间。
这种方法基于一种称为“堆”的数据结构，其中包含系统中未使用的内存块。
常见的动态分配算法包括：a. 首次适应算法：该算法从堆的起始位置开始查找第一个足够大的空闲内存块，并在找到后分配给程序。
这种算法的优点是分配速度比较快，但后续的内存分配可能会导致碎片化。
b. 最佳适应算法：该算法搜索堆中最小的足够大的内存块并进行分配。
这种方法可以最大限度地减少碎片化，但可能导致内存分配速度较慢。
c. 最差适应算法：该算法搜索堆中最大的足够大的内存块并进行分配。
与最佳适应算法相反，这种方法可以最大限度地减少外部碎片，但可能导致内存分配速度较慢。
d. 快速适应算法：该算法使用一个包含不同大小的内存块的链表，以便根据需要选择最合适的内存块进行分配。
这种方法在分配速度和内存利用率方面都具有较好的平衡。
除了以上算法之外，还有其他一些更高级的动态内存分配算法，例如分区适应算法和伙伴系统分配算法，它们都试图解决内存碎片化的问题，以提高内存利用率和分配效率。
第二部分：内存回收内存回收是将不再使用的内存空间归还给操作系统或编程语言的过程。
在动态分配的环境中，内存回收非常重要，以免出现内存泄漏和内存溢出等问题。
动态分区分配方式的模拟实验原理说明
动态分区分配方式的模拟实验原理说明一、引言动态分区分配方式是计算机内存管理中一种常见的分配方式，它将内存按需划分为多个独立的区域，用于分配进程所需的内存空间。
本文将详细探讨动态分区分配方式的原理及其在模拟实验中的应用。
二、动态分区分配方式的原理动态分区分配方式基于内存动态分配，将可用内存划分为多个不连续的分区，每个分区可用于存放一个进程或程序。
此分配方式具有灵活性，能够更好地满足不同程序对内存空间的需求。
2.1 空闲内存分区列表在动态分区分配方式中，操作系统维护一个空闲内存分区列表，记录可供分配的内存空间情况。
列表中的每个分区都有其起始地址和长度。
2.2 分区分配算法动态分区分配方式有多种分区分配算法可供选择，主要包括首次适应算法、最佳适应算法和最差适应算法。
•首次适应算法：从空闲分区列表中找到第一个满足分配要求的分区进行分配。
•最佳适应算法：从空闲分区列表中找到最小的满足分配要求的分区进行分配。
•最差适应算法：从空闲分区列表中找到最大的满足分配要求的分区进行分配。
2.3 分区回收算法当进程结束或释放内存时，操作系统需要将其占用的内存空间回收，归还给空闲内存区。
分区回收算法的目标是尽可能地合并相邻的空闲区域，以最大程度地提供可用内存。
三、动态分区分配方式的模拟实验为了更好地理解和研究动态分区分配方式，可以进行一系列模拟实验。
下面将介绍动态分区分配方式的模拟实验原理及步骤。
3.1 实验原理动态分区分配方式的模拟实验基于以下原理： - 创建一个内存模拟环境，模拟操作系统管理的内存空间。
- 设计一系列测试用例，模拟进程的创建、分配和回收过程。
- 根据所选的分区分配算法和分区回收算法，计算分区分配和回收的效果。
- 比较不同算法在性能方面的差异，并分析其优缺点。
3.2 实验步骤动态分区分配方式的模拟实验包括以下步骤： 1. 初始化内存模拟环境，创建一个空闲分区列表。
2. 设计多个测试用例，包括不同大小和数量的进程。
结构体动态分配内存
结构体动态分配内存结构体是C语言中一种自定义的数据类型，它可以将不同类型的变量组合在一起，形成一个新的数据类型。
在C语言中，我们可以使用静态分配和动态分配两种方式来为结构体分配内存。
静态分配内存是在编译时确定结构体所需的内存空间大小，并在程序运行时直接分配。
这种方式通常使用结构体的变量来声明和定义结构体，它们的内存空间在程序运行期间是固定的，不会发生改变。
静态分配内存的优点是简单、快速，不需要手动管理内存。
但是它的缺点是内存空间的大小是固定的，当结构体需要存储的数据量变化较大时，可能会导致内存的浪费或不足。
动态分配内存是在程序运行时根据需要动态地为结构体分配内存空间。
这种方式通常使用指针变量来声明和定义结构体，通过调用malloc函数来为结构体分配内存空间。
动态分配内存的优点是可以根据实际情况灵活地分配内存空间，避免了内存的浪费或不足。
但是它的缺点是需要手动管理内存，确保在不使用结构体时及时释放内存，防止内存泄漏。
动态分配内存的方法如下：1. 使用指针变量声明结构体指针，并使用malloc函数为结构体分配内存空间。
```cstruct Student* p;p = (struct Student*)malloc(sizeof(struct Student));```2. 使用指针变量访问结构体成员，可以使用箭头运算符"->"来代替"."运算符。
```cp->id = 1001;p->name = "John";p->score = 90;```3. 使用完结构体后，需要使用free函数释放内存空间。
```cfree(p);```动态分配内存的好处是可以根据实际需要灵活地分配内存空间，比如可以根据用户输入的数据量来分配内存，避免了内存的浪费或不足。
同时，动态分配内存也需要手动管理内存，确保在不使用结构体时及时释放内存，防止内存泄漏。
内存的静态分配和动态分配
内存的静态分配和动态分配内存的静态分配和动态分配要弄懂这个问题，⾸先你得知道静态和动态指的是什么。
个⼈觉得卡耐基上的解释很经典：“The word static refers to things that happen at compile time and link time when the program is constructed—as opposed to load time or run time when the program is actually started.”“The term dynamic refers to things that take place when a program is loaded and executed. ”说⽩了，内存的静态分配和动态分配的区别主要是两个：⼀是时间不同。
静态分配发⽣在程序编译和连接的时候。
动态分配则发⽣在程序调⼊和执⾏的时候。
⼆是空间不同。
堆都是动态分配的，没有静态分配的堆。
栈有2种分配⽅式：静态分配和动态分配。
静态分配是编译器完成的，⽐如局部变量的分配。
动态分配由函数malloc进⾏分配。
不过栈的动态分配和堆不同，他的动态分配是由编译器进⾏释放，⽆需我们⼿⼯实现。
对于⼀个进程的内存空间⽽⾔，可以在逻辑上分成3个部份：代码区，静态数据区和动态数据区。
动态数据区⼀般就是“堆栈”。
“栈(stack)”和“堆(heap)”是两种不同的动态数据区，栈是⼀种线性结构，堆是⼀种链式结构。
进程的每个线程都有私有的“栈”，所以每个线程虽然代码⼀样，但本地变量的数据都是互不⼲扰。
⼀个堆栈可以通过“基地址”和“栈顶”地址来描述。
全局变量和静态变量分配在静态数据区，本地变量分配在动态数据区，即堆栈中。
程序通过堆栈的基地址和偏移量来访问本地变量。
⼀般，⽤static修饰的变量，全局变量位于静态数据区。
函数调⽤过程中的参数，返回地址，EBP和局部变量都采⽤栈的⽅式存放。
第6章 指针
a
2000H 2010H a[0] a[1] a[2]
2000H a[0][0] a[1][0]
2004H a[0][1] a[1][1]
2008H a[0][2] a[1][2]
200CH a[0][3] a[1][3]
2020H
a[2][0]
a[2][1]
a[2][ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ]
a[2][3]
实际上，a[0], a[1], a[2]并不是实际的元素，它们在内存并不 占具体的存储单元，只是为了我们表示方便起见而设计出的一种 表示方式。 a为行指针，加1移动一行, *a或a[0]为列指针，加 1移动一列
C++程序设计
指向二维数组的指针变量
类型说明符 (* 指针变量名)[长度] 有定义int (*p)[4];
它表示p是一个指针变量，它指向包含4个元素 的一维数组。若指向第一个一维数组a[0]，其 值等于a或a[0]。而p+i则指向一维数组a[i]
C++程序设计
输出二维数组a的每个元素
A[1][2] 6
A[2][2] 9
*(p+i)表示 0行i列的值
C++程序设计
5，4，5 7，7，9 1，1，1 4，2，2 7，3，3
输入5个国名并按字母顺序排列后输出
C++程序设计
指向void类型的指针
void *则为“无类型指针”，void *可以指 向任何类型的数据
C++程序设计
指针变量作为函数参数
指针作为函数的参数，实际上向函数传递的 是变量的地址
将输入的两个整数按由大到小的顺序输出
input a,b:5，9 #include <iostream.h> void main() 5，9 swap(int *p1,int *p2) { { int a,b; int *p; int *pointer_1,*pointer_2; p=p1; cout<<"input a,b: "; p1=p2; cin>>a>>b; p2=p; pointer_1=&a;pointer_2=&b; } if(a<b) swap(pointer_1,pointer_2); cout<<a<<'\t'<<b; 思考：未能实现交换数据， } 原因何在？ P1、p2指针是局部的，swap函数调用结束后，p1、p2 消失，未能影响主函数中的指针
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练习6-1
设计一个有两个任务的应用程序，其中一个任务用来进行两个随机数的加 法运算，另一个任务则用来显示结果，要求加法运算的和存放在动态内存中。
3 Sept. 2008 Confidential
图6-2 内存控制块与内存分区和内存块的关系2-有控制块时的分区
3 Sept. 2008 Confidential
6.1.3 空内存控制块链表
uC/OS-II初始化时，会调用内存初始化函数OS_MemInit()定义并初始化一个空 内存控制块链表。 每当应用程序需要创建一个内存分区时，系统就会从空内存控制块链表中摘 取一个控制块，而把链表的头指针OSMemFreeList指向下一个空内存控制块；而 每当应用程序释放一个内存分区时，则会把该分区对应的内存控制块归还给空 内存控制块链表。
// 内存所属内存分区的指针 // 待释放内存块的指针
pmem != NULL?
yes
pblk != NULL?
no
返回OS_MEM_INVALID_PBLK
yes
需要注意的是，在调用函数OSMemPut()时，一定要 确保把该内存块释放到它原来所属的内存分区中， 否则会引起灾难性后果。 对例6-2中任务MyTask使用的内存块进行释放
uC/OS-II改进了ANSI C用来动态分配和释放内存的函数malloc()和free()，使他 们可以对大小固定的内存进行操作，从而使函数malloc()和free()执行时间成为 可确定的，满足了实时操作系统的要求。 uC/OS-II对内存进行两级管理：把连续内存分成若干个分区，每个分区又分 成若干个大小相等的内存块来进行管理。 在ANSI C中可以用malloc()和
学时：2.0学时
教学方法：讲授ppt＋上机练 习＋点评＋案例分析
3 Sept. 2008 Confidential
6.1 内存控制块
应用程序在运行中为了某种特殊需要，经常需要临时获得一些内存空间。因 此作为比较完善的操作系统，必须具有动态分配内存的能力。 能否合理、有效的对内存进行分配和管理，是衡量一个操作系统品质的指标 之一。特别对于实时操作系统，应该保证系统在动态分配内存时，它的执行 时间必须是可确定的。
0
共OS_MAX_MEM_PART个空内存控制块
图6-3 空内存控制块链表
在OS-CFG.H中定义的常数
3 Sept. 2008 Confidential
6.2 动态内存的管理
创建动态内存分区
OS_MEM *OSMemCreate( void *addr, INT32U nblks, INT32U blksize, INT8U *err );
内存
内存块1 内存块2 内存块3 …… …… 内存块n
内 存 分 区
图6-1 内存控制块与内存分区和内存块的关系1-没有控制块时的分区
只有当把内存控制块与分区关联起来之后，系统才能对其进行相应的管理和 控制。它才是一个真正的动态内存区。
3 Sept. 2008 Confidential
6.1.2 内存控制块OS_SEM的结构
3 Sept. 2008 Confidential
6.2 动态内存的管理(续)
请求获得一个内存块
OS_MEM *OSMemGet( OS_MEM *pmem, INT8U *err );
进入 no *err=OS_MEM_INVALID_PMEM 返回空指针NULL 调整区内的内存块链表 no *err=OS_MEM_NO_FREE_BLKS 返回空指针NULL Pmem->OSMemNFree-*err=OS_NO_ERR 返回分配给应用程序 的内存块指针pblk
Addr != NULL?
yes
分区的内存块 至少有2块 每个内存块的 空间得至少能 存放一个指针
nblks > 1?
no
yes no
blksize >= sizeof(vois*)?
*err=OS_MEM_INVALID_SIZE 返回空指针NULL
*err=OS_MEM_INVALID_PART 返回空指针NULL
// 内存分区的指针 // 内存控制块链表的指针 // 内存块的长度 // 分区内内存块的数目 // 分区内当前可分配的内存块数目
内存
下一个内存块的指针 内存块1
下一个内存块的指针
内存块2
内存控制块OS_MEM
…… 下一个内存块的指针 …… 内存块的内 存分区指针OSMemAddr指向了 内存分区，内存分区中的各个 内存块又组成了一个单向链表， 内存控制块的链表指针 OSMemFreeList就指向了这个 单向链表的头。
在内存控制块中 填写刚建立分区的信息
返回内存控制块指针pmem
yes
BlkSize != NULL?
no
yes
图6-4 函数OSSemCreate()流程图
返回
3 Sept. 2008 Confidential
例6-1
建立一个含有50个内存块并且每块的长度为64字节的内存分区。试 写出主要代码。
OS_MEM INT8U INT8U *CommTxBuffer; CommTxPart[50][64]; err; // 定义内存分区指针 // 定义分区和内存块
void main(void) { INT8U err; …… OsInit(); …… CommTxBuffer = OSMemCreate( CommTxPart, 50， 64， *err …… OSStart(); } );
// 内存分区的首地址 // 分区内内存块的数目 // 每个内存块的长度
图6-5 函数OSSemGet()流程图
3 Sept. 2008 Confidential
例6-2
在例6-1的基础上写出任务MyTask请求一个内存块的代码。
OS_MEM INT8U INT8U INT8U *CommTxBuffer; CommTxPart[50][64]; err; *BlkPtr; // 定义内存分区指针 // 定义分区和内存块 // 定义内存块指针
图6-6 函数OSSemPut()流程图
3 Sept. 2008 Confidential
例6-3
设计一个含有一个任务的应用程序，该任务负责打印两个起始显示 位置不同的相同字符串。要求在任务中申请一个内存块，并把存放 字符串显示起始位置的数据变量定义在该内存块中。
3 Sept. 2008 Confidential
// 内存分区对应的内存控制块指针 // 错误信息
使指针OSMemFrereList指 向新的链表头
pmem != NULL?
yes
内存分区尚 存在未被分 配的内存块
pmem->OSMemFree>0?
yes Pblk=pmem->OSMemFreeList
将内存块链表的第一个块的 指针OSMemFrereList赋给了 指针pblk
3 Sept. 2008 Confidential
例6-4
设计一个含有3个任务的应用程序，这3个任务分别是MyTask、YouTask和 HerTask。在应用程序中创建一个动态内存分区，该分区有8个内存块，每个内 存块的长度为6个字节。应用程序的任务YouTask和HerTask都在任务运行后请求 一个内存块，随后就释放它。任务MyTask也在任务运行后请求一个内存块，但 是要在任务MyTask运行6次后，才释放它所申请的内存块。 为了了解内存分区变化的情况，编写代码来观察分区头指针和已被使用内 存块的个数。
六、内存的动态分配
东软IT人才实训中心
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第六章：内存的动态分配
目标: 本章旨在向学员介绍内存的数据结构及操 作，通过本章的学习，学员应该掌握如下 知识： uC/OS-II对内存的分区及分块 描述内存块的数据结构-内存控制块 内存控制块与内存分区之间的关系 对内存的操作
3 Sept. 2008 Confidential
6.2 动态内存的管理(续)
释放一个内存块
OS_MEM *OSMemPut( OS_MEM *pmem, void *pblk );
进入 no 返回OS_MEM_INVALID_PMEM 链表头指针OSMemFreeList 指向释放的内存块 Pmem->OSMemNFree++ 返回OS_NO_ERR
6.2 动态内存的管理(续)
查询一个内存分区的状态
OS_MEM *OSMemQuery( OS_MEM *pmem, OS_MEM_DATA *pdata ); // 待查询的内存控制块的指针 // 存放分区状态信息的结构的指针
OS_MEM_DATA结构如下：
typedef struct { void *OSAddr; void *OSFreeList; INT32U OSBlkSize; INT32U OSNBlks; INT32U OSNFree; INT32U OSNUsed; } OS_MEM_DATA; // 内存分区的指针 // 分区内内存块链表的头指针 // 内存块的长度 // 分区内内存块的数目 // 分区内空闲内存块的数目 // 已被分配的内存块的数目
内存控制块的结构：
typedef struct{ void *OSMemAddr; void *OSMemFreeList; INT32U OSMemBlkSize; INT32U OSMemNBlks; INT32U OSMemNFree; }OS_SEM;
OSMemAddr OSMemFreeList OSMemBlkSize OSMemNBlks OSMemNFree