1：实验要求：

一、实验目的
1、通过本次试验体会操作系统中内存的分配模式；
2、掌握内存分配的方法（首次适应（FF），最佳适应（BF）,最差适应（WF））；
3、学会进程的建立，当一个进程被终止时内存是如何处理被释放块，并当内存不满足进程申请时是如何使用内存紧凑；
4、掌握内存回收过程及实现方法；
5、学会进行内存的申请释放和管理；
二、实验要求
1.运行如下的内存申请与释放序列：先设置内存大小为2048k，进程1申请500k，进程2申请300k，进程1完成，进程3申请200k，进程4申请100k，进程5申请300k；
2.分别选择不同的内存分配算法，输出上述序列的内存分配结果；
3.在现有代码的基础上，实现循环首次适应算法，并输出上述序列采用该分配算法后的结果。

2：代码实现

/*
实验11：内存管理实验
一、实验目的
1、通过本次试验体会操作系统中内存的分配模式；
2、掌握内存分配的方法（首次适应（FF），最佳适应（BF）,最差适应（WF））；
3、学会进程的建立，当一个进程被终止时内存是如何处理被释放块，并当内存不满足进程申请时是如何使用内存紧凑；
4、掌握内存回收过程及实现方法；
5、学会进行内存的申请释放和管理；
二、实验要求
1.运行如下的内存申请与释放序列：先设置内存大小为2048k，进程1申请500k，进程2申请300k，进程1完成，进程3申请200k，进程4申请100k，进程5申请300k；
2.分别选择不同的内存分配算法，输出上述序列的内存分配结果；
3.在现有代码的基础上，实现循环首次适应算法，并输出上述序列采用该分配算法后的结果。*/#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>#define PROCESS_NAME_LEN     32        /*进程名称的最大长度*/
#define MIN_SLICE            10        /*最小碎片的大小*/
#define DEFAULT_MEM_SIZE     1024      /*默认内存的大小*/
#define DEFAULT_MEM_START    0         /*默认内存的起始位置*//* 内存分配算法 */
#define MA_FF      1
#define MA_BF      2
#define MA_WF      3int mem_size=DEFAULT_MEM_SIZE;         /*内存大小*/
int ma_algorithm = MA_FF;              /*当前分配算法*/
int flag = 0;                         /*设置内存大小标志*/
static int pid = 0;                    /*初始pid*/
int algorithm;/*描述每一个空闲块的数据结构*/
struct free_block_type{int size;int start_addr;struct free_block_type *next;
};  /*指向内存中空闲块链表的首指针*/
struct free_block_type *free_block;/*每个进程分配到的内存块的描述*/
struct allocated_block{int pid;int size;int start_addr;char process_name[PROCESS_NAME_LEN];struct allocated_block *next;};
/*进程分配内存块链表的首指针*/
struct allocated_block *allocated_block_head = NULL;
struct allocated_block *find_process(int id)
{struct allocated_block *p;p=allocated_block_head;while(p!=NULL){if (p->pid==id)return p;}return NULL;
}void swap(int *p,int *q)
{int temp;temp  =  *p;*p  =  *q;*q  =  temp;return;
}void do_exit()
{exit(0);
}/*初始化空闲块，默认为一块，可以指定大小及起始地址*/
struct free_block_type* init_free_block(int mem_size){struct free_block_type *fb;fb=(struct free_block_type *)malloc(sizeof(struct free_block_type));if(fb==NULL){printf("No mem\n");return NULL;}fb->size = mem_size;fb->start_addr = DEFAULT_MEM_START;fb->next = NULL;return fb;
}/*显示菜单*/display_menu(){printf("\n");printf("1 - Set memory size (default=%d)\n", DEFAULT_MEM_SIZE);printf("2 - Select memory allocation algorithm\n");printf("3 - New process \n");printf("4 - Terminate a process \n");printf("5 - Display memory usage \n");printf("0 - Exit\n");
}/*设置内存的大小*/
set_mem_size(){int size;if(flag!=0){  //防止重复设置printf("Cannot set memory size again\n");return 0;}printf("Total memory size =");scanf("%d", &size);if(size>0) {mem_size = size;free_block->size = mem_size;}flag=1;  return 1;}/*按FF算法重新整理内存空闲块链表*/
rearrange_FF(){struct free_block_type *tmp, *work;printf("Rearrange free blocks for FF \n");tmp = free_block;while(tmp!=NULL){ work = tmp->next;while(work!=NULL){if ( work->start_addr < tmp->start_addr){ /*地址递增*/swap(&work->start_addr, &tmp->start_addr);swap(&work->size, &tmp->size);}work=work->next;            }tmp = tmp -> next;}
}/*按BF最佳适应算法重新整理内存空闲块链表*/rearrange_BF(){struct free_block_type *tmp, *work;printf("Rearrange free blocks for BF \n");tmp = free_block;while(tmp!=NULL){ work = tmp->next;while(work!=NULL){if ( work->size > tmp->size) { /*地址递增*/swap(&work->start_addr, &tmp->start_addr);swap(&work->size, &tmp->size);}work=work->next;            }tmp = tmp -> next;}
}/*按WF算法重新整理内存空闲块链表*/rearrange_WF(){struct free_block_type *tmp, *work;printf("Rearrange free blocks for WF \n");tmp = free_block;while(tmp!=NULL){ work = tmp->next;while(work!=NULL){if ( work->size < tmp->size) { /*地址递增*/swap(&work->start_addr, &tmp->start_addr);swap(&work->size, &tmp->size);}else    work=work->next;            }tmp = tmp -> next;}
}/*按指定的算法整理内存空闲块链表*/
rearrange(int algorithm){switch(algorithm){case MA_FF:  rearrange_FF(); break;case MA_BF:  rearrange_BF(); break;case MA_WF:  rearrange_WF(); break;}
}/* 设置当前的分配算法 */
set_algorithm(){printf("\t1 - First Fit\n");printf("\t2 - Best Fit \n");printf("\t3 - Worst Fit \n");scanf("%d", &algorithm);if(algorithm>=1 && algorithm <=3) ma_algorithm=algorithm;//按指定算法重新排列空闲区链表rearrange(ma_algorithm); }/*分配内存模块*/
int allocate_mem(struct allocated_block *ab){struct free_block_type *fbt, *pre, *temp,*work; int request_size=ab->size;fbt = free_block;while(fbt!=NULL){if(fbt->size>=request_size){if (fbt->size - request_size >= MIN_SLICE) /*分配后空闲空间足够大，则分割*/{mem_size -= request_size;fbt->size -= request_size; ab->start_addr= fbt->start_addr;fbt->start_addr +=  request_size;}  else  if (((fbt->size - request_size) < MIN_SLICE)&&((fbt->size - request_size) > 0))/*分割后空闲区成为小碎片，一起分配*/{mem_size -= fbt->size;pre = fbt->next;ab->start_addr= fbt->start_addr;fbt->start_addr +=  fbt->size;free(fbt);}else {temp = free_block;while(temp!=NULL){work = temp->next;if(work!=NULL)/*如果当前空闲区与后面的空闲区相连，则合并*/{             if (temp->start_addr+temp->size == work->start_addr){ temp->size += work->size;temp->next = work->next;free(work);continue;}}temp = temp->next;}fbt = free_block;break;}rearrange(algorithm); /*重新按当前的算法排列空闲区*/ return 1;}pre = fbt;fbt = fbt->next;}return -1;
}/*创建新的进程，主要是获取内存的申请数量*/
new_process(){struct allocated_block *ab;int size;int ret;ab=(struct allocated_block *)malloc(sizeof(struct allocated_block));if(!ab) exit(-5);ab->next = NULL;pid++;sprintf(ab->process_name, "PROCESS-%02d", pid);ab->pid = pid;printf("Memory for %s:", ab->process_name);scanf("%d", &size);if(size>0) ab->size=size;ret = allocate_mem(ab);  /* 从空闲区分配内存，ret==1表示分配ok*/
/*如果此时allocated_block_head尚未赋值，则赋值*/if((ret==1) &&(allocated_block_head == NULL)){ allocated_block_head=ab;return 1;}/*分配成功，将该已分配块的描述插入已分配链表*/else if (ret==1) {ab->next=allocated_block_head;allocated_block_head=ab;return 2;}else if(ret==-1){ /*分配不成功*/printf("Allocation fail\n");free(ab);return -1;}return 3;}/*将ab所表示的已分配区归还，并进行可能的合并*/
int free_mem(struct allocated_block *ab)
{int algorithm = ma_algorithm;struct free_block_type *fbt, *work;fbt=(struct free_block_type*) malloc(sizeof(struct free_block_type));if(!fbt) return -1;fbt->size = ab->size;fbt->start_addr = ab->start_addr;/*插入到空闲区链表的头部并将空闲区按地址递增的次序排列*/fbt->next = free_block;free_block=fbt;rearrange(MA_FF);fbt=free_block;while(fbt!=NULL){work = fbt->next;if(work!=NULL){/*如果当前空闲区与后面的空闲区相连，则合并*/if(fbt->start_addr+fbt->size == work->start_addr){ fbt->size += work->size;fbt->next = work->next;free(work);continue;}}fbt = fbt->next;}rearrange(algorithm); /*重新按当前的算法排列空闲区*/return 1;}/*释放ab数据结构节点*/
int dispose(struct allocated_block *free_ab){struct allocated_block *pre, *ab;if(free_ab == allocated_block_head) { /*如果要释放第一个节点*/allocated_block_head = allocated_block_head->next;free(free_ab);return 1;}pre = allocated_block_head;  ab = allocated_block_head->next;while(ab!=free_ab){ pre = ab;  ab = ab->next; }pre->next = ab->next;free(ab);return 2;}/* 显示当前内存的使用情况，包括空闲区的情况和已经分配的情况 */
display_mem_usage(){struct free_block_type *fbt=free_block;struct allocated_block *ab=allocated_block_head;if(fbt==NULL) return(-1);printf("----------------------------------------------------------\n");/* 显示空闲区 */printf("Free Memory:\n");printf("%20s %20s\n", "      start_addr", "       size");while(fbt!=NULL){printf("%20d %20d\n", fbt->start_addr, fbt->size);fbt=fbt->next;}
/* 显示已分配区 */printf("\nUsed Memory:\n");printf("%10s %20s %10s %10s\n", "PID", "ProcessName", "start_addr", " size");
while(ab!=NULL)
{printf("%10d %20s %10d %10d\n", ab->pid, ab->process_name, ab->start_addr, ab->size);ab=ab->next;}printf("----------------------------------------------------------\n");return 0;}/*删除进程，归还分配的存储空间，并删除描述该进程内存分配的节点*/
kill_process()
{struct allocated_block *ab;int pid;printf("Kill Process, pid=");scanf("%d", &pid);ab=find_process(pid);if(ab!=NULL){free_mem(ab); /*释放ab所表示的分配区*/dispose(ab);  /*释放ab数据结构节点*/}
}main()
{char choice;pid=0;free_block = init_free_block(mem_size); //初始化空闲区for(;;){display_menu();    //显示菜单fflush(stdin);choice=getchar();  //获取用户输入switch(choice){case '1':  set_mem_size();                   break;       //设置内存大小case '2': set_algorithm();        flag=1;    break;          //设置分配算法case '3': new_process();          flag=1;    break;          //创建新进程case '4':   kill_process();       flag=1;    break;           //删除进程case '5':   display_mem_usage();  flag=1;    break;         //显示内存使用case '0':   do_exit(); exit(0);                break;     //释放链表并退出default: break;}}
}

3：实验分析：

4：结果分析

在这里插入图片描述

1：出现两个进程

2：设置内存空间为256

3：再重复一次上一步操作

4：输入5，展示内存空间

5：输入4，杀死2号进程。

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