完整word版,内存管理实验报告

操作系统课程设计报告题目：动态分区内存管理班级：计算机1303班学号： 2120131138姓名：徐叶指导教师：代仕芳日期： 2015.11.5一、实验目的及要求本实验要求用高级语言编写模拟内存的动态分区分配和回收算法（不考虑紧凑），以便加深理解并实现首次适应算法（FF）、循环首次适应算法(NF)、最佳适应算法（BF），最坏适应算法(WF)的具体实现。

二、实验内容本实验主要针对操作系统中内存管理相关理论进行实验，要求实验者编写一个程序，该程序管理一块虚拟内存，实现内存分配和回收功能。

1）设计内存分配的数据结构（空闲分区表/空闲分区链），模拟管理64M 的内存块；2）设计内存分配函数；3）设计内存回收函数；4）实现动态分配和回收操作；5）可动态显示每个内存块信息动态分区分配是要根据进程的实际需求，动态地分配内存空间，涉及到分区分配所用的数据结构、分区分配算法和分区的分配回收。

程序主要分为四个模块：（1）首次适应算法（FF）在首次适应算法中，是从已建立好的数组中顺序查找，直至找到第一个大小能满足要求的空闲分区为止，然后再按照作业大小，从该分区中划出一块内存空间分配给请求者，余下的空间令开辟一块新的地址，大小为原来的大小减去作业大小，若查找结束都不能找到一个满足要求的分区，则此次内存分配失败。

（2）循环首次适应算法(NF)该算法是由首次适应算法演变而成，在为进程分配内存空间时，不再是每次都从第一个空间开始查找，而是从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找，直至找到第一个能满足要求的空闲分区，从中划出一块与请求大小相等的内存空间分配给作业，为实现本算法，设置一个全局变量f，来控制循环查找，当f%N==0时，f=0；若查找结束都不能找到一个满足要求的分区，则此次内存分配失败。

（3）最佳适应算法(BF)最坏适应分配算法是每次为作业分配内存时，扫描整个数组，总是把能满足条件的，又是最小的空闲分区分配给作业。

（4）最坏适应算法(WF)最坏适应分配算法是每次为作业分配内存时，扫描整个数组，总是把能满足条件的，又是最大的空闲分区分配给作业。

系统从空闲分区链表中找到所需大小的分区，如果空闲分区大小大于分区大小，则从分区中根据请求的大小划分出一块内存分配出去，余下的部分则留在空闲链表中。

然后，将分配区的首址返回给调用者。

当进程运行完回收内存时，系统根据回收区的首址，从空闲区中找到相应的插入点，此时可能出现四种情况：1、当空闲区的上下两相邻分区都是空闲区：将三个空闲区合并为一个空闲区。

新空闲区的起始地址为上空闲区的始址，大小为三个空闲区之和。

空闲区合并后，取消可用表中下空闲区的表目项，修改上空闲区的对应项。

2、当空闲区的上相邻区是空闲区：将释放区与上空闲区合并为一个空闲区，其起始地址为上空闲区的起始地址，大小为上空闲区与释放区之和。

合并后修改上空闲区对应的可用表的表目项。

3、当空闲区的下相邻区是空闲区：将释放区与下空闲区合并，并将释放区的始址作为合并区的始址。

合并区的长度为释放区与下空闲区之和。

合并后修改可用表中相应的表目项。

4、两相邻区都不是空闲区：释放区作为一个新空闲可用区插入可用表。

三、调试及运行测试案例：假定主存中按地址顺序依次有五个空闲区。

始址地址分别为：3K, 40K, 60K, 100K, 500K,空闲区大小依次为：32k,10k,15k,228k,100k。

现有五个作业J1,J2,J3,J4,J5。

他们各需要主存1k,10k,128k,28k,25k。

作业的完成顺序为：J5, J1,J3,J2,J4，每完成一个作业系统回收为其分配的内存空间，使用回收算法，回收内存。

初始界面（输入）主存分配情况(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(首次适应算法下)分配内存(首次适应算法下)回收内存四、总结老师布置这次的实验题目的一开始，自己根本不知道要干什么，因为在上课时对动态分区分配这节内容学得没有很深刻，对许多东西一知半解，所以在上机时根本不知道如何下手，后来，将本章内容反复的看了几遍之后，终于有了自己的思路。

通过此次的学习，理解了内存管理的相关理论，掌握了连续动态分区管理的理论，通过对实际问题的编程实现，获得实际应用和编程能力；充分了解了内存管理的机制实现，从而对计算机的内部有了更深的认识，对于以后对操作系统的深入有很大的作用。

在做课程设计的过程中我遇到了不少问题，比如链表指针部分就很容易搞混，而且很多地方不容易考虑全面，比如内存回收时空闲区的合并部分，要考虑释放的内存空间前后是否为空闲区，若是，如何来合并，另外若用的是最佳适应算法，进行内存回收时还有考虑前后空闲块地址是否相接，因为它是按照块的大小排序的，若不相接，即使两个块在链表中的位置相邻，也不能合并，而且要注意每次分配或释放空间后都要对链表进行排序，这是由算法思想决定的，这些条件都是在做的过程中逐步完善的，所遇到的这些问题通过询问同学和查阅资料得以解决。

整个实验做完后，我对内存动态分区内存管理有了更加深刻的理解，我个人的编程能力也得到了一定程度的提高。

附录（附录源代码）#include<iostream>#include<stdlib.h>using namespace std;#define Free 0 //空闲状态#define Busy 1 //已用状态#define Notfree 2#define OK 1 //完成#define ERROR 0 //出错#define MAX_length 65536 //最大内存空间为64M typedef int Status;int flag;typedef struct freearea//定义一个空闲区说明表结构{long size; //分区大小long address; //分区地址int state; //状态}ElemType;// 线性表的双向链表存储结构typedef struct DuLNode{ElemType data;struct DuLNode *prior; //前趋指针struct DuLNode *next; //后继指针}DuLNode,*DuLinkList;DuLinkList block_first; //头结点DuLinkList block_last; //尾结点Status alloc(int);//内存分配Status free(int); //内存回收Status FF(int);//首次适应算法Status NF(int);//循环首次适应算法Status BF(int); //最佳适应算法Status WF(int); //最差适应算法void show();//查看分配Status Initblock();//开创空间表Status Initblock()//开创带头结点的内存空间链表{block_first=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));block_last=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));block_first->prior=NULL;block_first->next=block_last;block_last->prior=block_first;block_last->next=NULL;block_last->data.address=0;block_last->data.size=MAX_length;block_last->data.state=Notfree;return OK;}Status NotFree(int i,int j){DuLinkList temp=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));static DuLNode *p=block_first->next;temp->data.size=i;temp->data.state=Free;temp->prior=p->prior;temp->next=p;temp->data.address=j;p->prior->next=temp;p->prior=temp;p->data.address=temp->data.address+temp->data.size;p->data.size-=i;temp->next=block_last;block_last->prior=temp;return OK;}//分配主存Status alloc(int ch){int request = 0;cout<<"请输入需要分配的主存大小(单位:KB)：";cin>>request;if(request<0 ||request==0){cout<<"分配大小不合适，请重试！"<<endl;return ERROR;}if(ch==2) //选择首次循环适应算法{if(NF(request)==OK) cout<<"分配成功！"<<endl;else cout<<"内存不足，分配失败！"<<endl;return OK;}if(ch==3) //选择最佳适应算法{if(BF(request)==OK) cout<<"分配成功！"<<endl;else cout<<"内存不足，分配失败！"<<endl;return OK;}if(ch==4) //选择最差适应算法{if(WF(request)==OK) cout<<"分配成功！"<<endl;else cout<<"内存不足，分配失败！"<<endl;return OK;}else //默认首次适应算法{if(FF(request)==OK) cout<<"分配成功！"<<endl;else cout<<"内存不足，分配失败！"<<endl;return OK;}}//首次适应算法Status FF(int request){//为申请作业开辟新空间且初始化DuLinkList temp=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));temp->data.size=request;temp->data.state=Busy;DuLNode *p=block_first->next;while(p){if(p->data.state==Free && p->data.size==request){//有大小恰好合适的空闲块p->data.state=Busy;return OK;break;}if(p->data.state==Free && p->data.size>request){//有空闲块能满足需求且有剩余temp->prior=p->prior;temp->next=p;temp->data.address=p->data.address;p->prior->next=temp;p->prior=temp;p->data.address=temp->data.address+temp->data.size;p->data.size-=request;return OK;break;}p=p->next;}return ERROR;}//循环首次适应算法Status NF(int request){//为申请作业开辟新空间且初始化DuLinkList temp=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));temp->data.size=request;temp->data.state=Busy;static DuLNode *p=block_first->next;//static 其值在下次调用时仍维持上次的值if(p->data.size<request)p=block_first->next;while(p){if(p->data.state==Free&&p->data.size==request){//有大小恰好合适的空闲块p->data.state=Busy;return OK;break;}if(p->data.state==Free&&p->data.size>request){//有空闲块能满足需求且有剩余temp->prior=p->prior;temp->next=p;temp->data.address=p->data.address;p->prior->next=temp;p->prior=temp;p->data.address=temp->data.address+temp->data.size;p->data.size-=request;return OK;break;}p=p->next;}return ERROR;}//最佳适应算法Status BF(int request){int ch; //记录最小剩余空间DuLinkList temp=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));temp->data.size=request;temp->data.state=Busy;DuLNode *p=block_first->next;DuLNode *q=NULL; //记录最佳插入位置while(p) //初始化最小空间和最佳位置{if(p->data.state==Free && (p->data.size>=request) ){if(q==NULL){q=p;ch=p->data.size-request;}else if(q->data.size > p->data.size){q=p;ch=p->data.size-request;}}p=p->next;}if(q==NULL) return ERROR;//没有找到空闲块else if(q->data.size==request){q->data.state=Busy;return OK;}else{temp->prior=q->prior;temp->next=q;temp->data.address=q->data.address;q->prior->next=temp;q->prior=temp;q->data.address+=request;q->data.size=ch;return OK;}return OK;}//最坏适应算法Status WF(int request){int ch; //记录最大剩余空间DuLinkList temp=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));temp->data.size=request;temp->data.state=Busy;DuLNode *p=block_first->next;DuLNode *q=NULL; //记录最佳插入位置while(p) //初始化最大空间和最佳位置{if(p->data.state==Free && (p->data.size>=request) ){if(q==NULL){q=p;ch=p->data.size-request;}else if(q->data.size < p->data.size){q=p;ch=p->data.size-request;}}p=p->next;}if(q==NULL) return ERROR;//没有找到空闲块else if(q->data.size==request){q->data.state=Busy;return OK;}else{temp->prior=q->prior;temp->next=q;temp->data.address=q->data.address;q->prior->next=temp;q->prior=temp;q->data.address+=request;q->data.size=ch;return OK;}return OK;}//主存回收Status free(int flag){DuLNode *p=block_first;for(int i= 0; i <= flag; i++)if(p!=NULL)p=p->next;elsereturn ERROR;p->data.state=Free;if(p->prior!=block_first && p->prior->data.state==Free&&p->data.address==p->prior->data.address+p->prior->data.size)//与前面的空闲块相连{p->prior->data.size+=p->data.size;p->prior->next=p->next;p->next->prior=p->prior;p=p->prior;}if(p->next!=block_last && p->next->data.state==Free&&p->next->data.address==p->data.address+p->data.size)//与后面的空闲块相连{p->data.size+=p->next->data.size;p->next->next->prior=p;p->next=p->next->next;}if(p->next==block_last && p->next->data.state==Free)//与最后的空闲块相连{p->data.size+=p->next->data.size;p->next=NULL;}return OK;}//显示主存分配情况void show(){int flag = 0;cout<<"\n主存分配情况:\n";cout<<"**********************************************\n\n";DuLNode *p=block_first->next;cout<<"分区号\t起始地址\t分区大小\t状态\n\n";while(p){if(p->data.state==Notfree) p=p->next;else{if(p->data.state==Busy) cout<<" "<<flag++<<"\t";else{cout<<"\t";flag++;}cout<<" "<<p->data.address<<"\t\t";cout<<" "<<p->data.size<<"KB\t\t";if(p->data.state==Free) cout<<"空闲\n\n";else cout<<"已分配\n\n";p=p->next;}}cout<<"*********************************************\n\n";}//主函数void main(){int ch;//算法选择标记int i,j,n;Initblock(); //开创空间表cout<<"请输入空闲区的个数:" <<endl ;cin >> n;cout<<"请依次输入空闲区大小和始址（空格键分开）:" <<endl ;for (int k=0;k<n;k++){cin >> i >> j; // 键盘输入i,j 值NotFree(i,j);}cout<<"请选择内存分配算法：(选择1~4输入)\n";cout<<"1.首次适应算法\n2.循环首次适应算法\n3.最佳适应算法\n4.最坏适应算法\n";cin>>ch;while(ch<1||ch>4){cout<<"输入错误，请重新选择内存分配算法：\n";cin>>ch;}int choice; //操作选择标记while(1){show();cout<<"请输入要进行的操作：(选择0~2输入)";cout<<"\n1: 分配内存\n2: 回收内存\n0: 退出\n";cin>>choice;if(choice==1){cout<<"请输入要分配的内存个数:" <<endl ;cin >> n;cout<<"请依次输入其大小," <<endl ;for (int k=0;k<n;k++){alloc(ch); // 分配内存}}else if(choice==2) // 内存回收{int flag;cout<<"请输入要回收的分区号：";cin>>flag;free(flag);}else if(choice==0) break; //退出else //输入操作有误{cout<<"输入有误，请重试！"<<endl;continue;}}}。