3.25存储管理动态分区分配及回收算法

一、实验目的

通过构造分区描述器及编制动态分区分配与回收算法的模拟程序，了解分区管理在存储管理中的应用，体会不同分配算法的优缺点，掌握动态存储管理的基本技术，提高解决实际问题的能力。

二、实验要求

1、理解分区管理的基本概念
学生需理解分区管理在存储管理中的作用，包括动态分区分配和回收的基本原理。

2、构造分区描述器
使用C/C++语言定义分区描述器的数据结构，包括分区的首地址、大小和指针等信息，确保其能够准确描述存储分区的状态。

三、实验过程

1.准备

A. 查阅相关资料：

B. 初步编写程序：

C. 准备测试数据：

2.上机调试

 

3. 主要流程和源代码

#include <iostream>

#include <vector>

#include <algorithm>

using namespace std;

 

// 定义分区描述器

struct Node {

    int adr;    // 分区首地址

    int size;   // 分区大小

    Node* next; // 指向下一个分区的指针

 

    Node(int a, int s) : adr(a), size(s), next(nullptr) {}

};

 

// 全局变量

Node* head1 = nullptr; // 空闲区队列首指针

Node* back1 = nullptr; // 指向释放区的指针

Node* assign = nullptr; // 指向申请的内存分区的指针

int freeSize = 0; // 用户申请存储区的大小

 

// 函数声明

void check(int, int); // 检查释放块合法性

Node* firstFit(int); // First Fit分配算法

Node* bestFit(int); // Best Fit分配算法

void firstFitAccept(int, int); // First Fit回收算法

void bestFitAccept(int, int); // Best Fit回收算法

void printFreeList(); // 打印空闲区队列

 

int main() {

    // 初始化一个空闲区

    head1 = new Node(0, 32767);

 

    int choice;

    cout << "请选择分配算法: 1. First Fit  2. Best Fit" << endl;

    cin >> choice;

 

    while (true) {

        int op;

        cout << "请选择操作: 1. 分配  2. 回收  3. 退出" << endl;

        cin >> op;

 

        if (op == 1) { // 分配

            cout << "请输入申请存储区的大小: ";

            cin >> freeSize;

            if (choice == 1) {

                assign = firstFit(freeSize);

            } else if (choice == 2) {

                assign = bestFit(freeSize);

            }

            if (assign) {

                cout << "分配成功: 首址 " << assign->adr << " 大小 " << assign->size << endl;

            } else {

                cout << "分配失败: 空闲区不足" << endl;

            }

        } else if (op == 2) { // 回收

            int adr, size;

            cout << "请输入释放区的首址和大小: ";

            cin >> adr >> size;

            if (choice == 1) {

                firstFitAccept(adr, size);

            } else if (choice == 2) {

                bestFitAccept(adr, size);

            }

            cout << "回收成功" << endl;

        } else if (op == 3) { // 退出

            break;

        }

 

        printFreeList(); // 每次操作后打印空闲区队列

    }

 

    return 0;

}

 

// First Fit分配算法

Node* firstFit(int size) {

    Node* temp = head1;

    while (temp) {

        if (temp->size >= size) {

            assign = temp;

            temp->size -= size;

            temp->adr += size;

            return assign;

        }

        temp = temp->next;

    }

    return nullptr; // 分配失败

}

 

// Best Fit分配算法

Node* bestFit(int size) {

    Node* best = nullptr;

    Node* temp = head1;

    while (temp) {

        if (temp->size >= size && (!best || temp->size < best->size)) {

            best = temp;

        }

        temp = temp->next;

    }

    if (best) {

        assign = best;

        best->size -= size;

        best->adr += size;

    }

    return best; // 返回最佳匹配的空闲区

}

 

// First Fit回收算法

void firstFitAccept(int adr, int size) {

    Node* temp = head1;

    while (temp) {

        if (temp->adr + temp->size == adr) { // 合并到当前空闲区

            temp->size += size;

            return;

        }

        temp = temp->next;

    }

    // 如果没有合适的空闲区，插入到空闲区队列

    Node* newNode = new Node(adr, size);

    newNode->next = head1;

    head1 = newNode;

}

 

// Best Fit回收算法

void bestFitAccept(int adr, int size) {

    Node* temp = head1;

    while (temp) {

        if (temp->adr + temp->size == adr) { // 合并到当前空闲区

            temp->size += size;

            return;

        }

        temp = temp->next;

    }

    // 如果没有合适的空闲区，插入到空闲区队列

    Node* newNode = new Node(adr, size);

    newNode->next = head1;

    head1 = newNode;

}

 

// 打印空闲区队列

void printFreeList() {

    cout << "空闲区队列情况:" << endl;

    cout << "编号\t首址\t终址\t大小" << endl;

    Node* temp = head1;

    int index = 1;

    while (temp) {

        cout << index++ << "\t" << temp->adr << "\t" << temp->adr + temp->size << "\t" << temp->size << endl;

        temp = temp->next;

    }

}

4．遇到的主要问题和解决方法

①. **问题**：在动态分区分配中，First Fit和Best Fit算法的逻辑混淆，导致分配结果不正确。

   - **解决方法**：明确两种算法的核心逻辑。First Fit从头开始查找第一个足够大的空闲区，Best Fit查找最小的足够大的空闲区。通过独立封装函数并添加调试输出，验证每一步的分配逻辑。

 

②. **问题**：空闲区回收时，分区合并逻辑复杂，容易出现错误。

   - **解决方法**：在回收时，仔细检查释放区的首地址和大小，判断是否可以与相邻的空闲区合并。通过画图或模拟示例，逐步分析合并逻辑，并在代码中添加详细的注释和调试信息，确保回收后空闲区队列的正确性。

四、实验结果