操作系统上机随笔《实验三》

前言

一天一个实验，今天是第三天，接着开赶进度

1，实验目的

理解动态异长存储分区资源管理，掌握所需数据结构和管理程序，了解各种存储分配算法的优点和缺点。

2，实验内容

• 分析UNIX最先适应(FF)存储分配算法，即map数据结构、存储分配函数malloc()和存储释放函数mfree()，找出与算法有关的成分。
• 修改上述与算法有关的成分，使其分别体现BF分配原则和WF分配原则。

3，实验准备

这个实验的内容也很好理解，知识点的内容就在教材的P108页，在使用链表的存储管理这一小节里面有关于BF和WF的简要介绍，如图：

我又找了一个帖子简要的介绍了这两个算法：

(20条消息) 实例分析首次适应算法、最佳适应算法、最差适应算法_焕听的博客-CSDN博客_循环首次适应算法例题讲解

（实验设计只要求我们设计出BF和WF的分配算法，回收算法先不考虑）

4，实验设计

• 按内容要求编写最佳适应和最坏适应存储分配算法。
• 编写测试程序，对存储分配表进行初始化。然后对用户输入的请求和释放，按算法动态更新存储分配表，并将每次更新之后的存储分配表在屏幕上显示出来。 

实验代码

#ifdef  HAVE_CONFIG_H
#include  <config.h>
#endif
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define MAPSIZE 100
struct map  //存储资源表结构
{
    int m_addr;
    int m_size;
};
struct map map[MAPSIZE];  //存储资源表
//BF存储分配函数
int BF_malloc(struct map *mp,int size)  
{
    register int a,s;
    register struct map *bp,*bpp;
    for(bp = mp; bp->m_size; bp++)
    {
       if (bp->m_size >= size)
        {
            a = bp->m_addr;
            s = bp->m_size;
            for(bpp = bp; bpp->m_size; bpp++)
            {   //最佳适应
                if(bpp->m_size >= size && bpp->m_size < s)
                {
                    a = bpp->m_addr;
                    s = bpp->m_size;
                    bp = bpp;
                }
            }

            bp->m_addr += size;
            if ((bp->m_size -= size) == 0)
                do
                {
                    bp++;
                    (bp-1)->m_addr = bp->m_addr;
                }
                while((bp-1)->m_size = bp->m_size);
            return(a);
        }
    }
    return(-1);
}

//WF存储分配函数
int WF_malloc(struct map *mp,int size) 
{
    register int a,s;
    register struct map *bp,*bpp;
    for(bp = mp; bp->m_size; bp++)
    {
        if (bp->m_size >= size)
        {
            a = bp->m_addr;
            s = bp->m_size;
            for(bpp = bp; bpp->m_size; bpp++) 
            {   //最坏适应
                if(bpp->m_size > s) 
                {
                    a = bpp->m_addr;
                    s = bpp->m_size;
                    bp = bpp;
                }
            }
bp->m_addr += size;
            if ((bp->m_size -=size) == 0)
                do
                {
                    bp++;
                    (bp-1)->m_addr = bp->m_addr;
                }
                while((bp-1)->m_size = bp->m_size);
            return(a);
        }
    }
    return(-1);
}

//存储释放函数
void mfree(struct map *mp,int aa,int size) 
{
    register struct map *bp;
    register int t;
    register int a;
    a = aa;
    for(bp = mp; bp->m_addr<=a && bp->m_size != 0; bp++)
        ;
    if(bp>mp && (bp-1)->m_addr+(bp-1)->m_size==a)
    {  //与前合并
         (bp-1)->m_size += size;
         if (a+size == bp->m_addr)
         {   //前后合并
              (bp-1)->m_size += bp->m_size;
              while (bp->m_size)
              {
                  bp++;
                  (bp-1)->m_addr = bp->m_addr;
                  (bp-1)->m_size = bp->m_size;
              }
         }
    }

else
    {
         if (a+size == bp->m_addr && bp->m_size)
         {   //与后合并
              bp->m_addr -= size;
              bp->m_size += size;
         }
         else if (size)
              do
              {   //无合并
                   t = bp->m_addr;
                   bp->m_addr = a;
                   a = t;
                   t = bp->m_size;
                   bp->m_size = size;
                   bp++;
              }
              while (size = t);
    }
}
void init()
{
    struct map *bp;
    int addr,size;
    int i=0;
    bp=map;
    printf("Please input starting addr and total size:");
    scanf("%d,%d",&addr,&size);
    getchar();
    bp->m_addr=addr;
    bp->m_size=size;
    (++bp)->m_size=0;  //表尾
}

void show_map()
{
     int i=0;
     //system("clear");  //清屏
     struct map *bp;
     bp=map;
     printf("\nCurrent memory map...\n");
     printf("Address\t\tSize\n");
     while(bp->m_size!=0)
     {
         printf("<%d\t\t%d>\n",bp->m_addr,bp->m_size);
        bp++;
     }
     printf("\n");
}
main()
{
    int a,s;
    char c;
    int i;
    init();
    printf("please input, b for BF, w for WF:");
    scanf("%c",&c);
    getchar();
    do
    {
        show_map(); //显示存储资源表

        printf("Please input,1 for request,2 for release,0 for exit:");
        scanf("%d",&i);
        getchar();
        switch(i)
        {
            case 1:
                printf("Please input size:");
                scanf("%d", &s);
        getchar();
                if(c=='b')  //BF
                    a=BF_malloc(map,s);
                else  //WF
                    a=WF_malloc(map,s);
                if(a==-1)
                    printf("request can't be satisfied\n");
                else
                    printf("alloc memory at address:%d,size:%d\n",a,s);
                break;
            case 2:
                printf("Please input addr and size:");
                scanf("%d,%d",&a,&s);
        getchar();
                mfree(map,a,s);
                break;
            case 0:
                exit(0);
        }
    }
    while(1);
}

修改：

1,!!!!!!!一定要把main函数里的int c，改为char c;如果不改的话无论程序运行过程中输入b还是w，执行的都是WF，这一点我调试了好久好久才发现的。

2，另外程序中但凡有scanf的地方后面都要加上getchar把缓冲区里的清空！！！这一点也很重要，否则你程序运行过程中该输入的地方没法输入的。

3，另外在main函数的do-while循环中把第一个printf删去，这个放的地方不对啊，而且这个scanf里面应该是%c。

输出结果：

BF：

说明：

可以看到当内存还有（20，55）和（70，100）这两个时，当我们再使用15的内存，使用BF算法会选择出合适内存中最小的一块，也就是（70，100），然后空闲内存还有（20，55）和（85，100），我们再使用10的内存，使用BF算法会选择出合适内存中最小的一块，也就是（85，100），然后空闲内存还有（20，55）和（95，100）。

WF：

说明：

可以看到当内存还有（20，55）和（70，100）这两个时，当我们再使用15的内存，使用WF算法会选择出合适内存中最大的一块，也就是（20，55），然后空闲内存还有（35，55）和（70，100），我们再使用10的内存，使用BF算法会选择出合适内存中最大的一块，也就是（70，100），然后空闲内存还有（35，55）和（85，100）。

分析实验结果：

函数功能：

BF_malloc函数：

调用该函数，在目前的map内，找到自己传入参数size的合适的并且范围最小的一块内存，并且占用该内存中size大小。

WF_malloc函数：

调用该函数，在目前的map内，找到自己传入参数size的合适的并且范围最大的一块内存，并且占用该内存中size大小。

mfree函数：

调用该函数，在目前的map内，释放出首地址为aa的，大小为size的一块内存，并且将该内存与已有的空闲内存进行合并。

init函数：

调用该函数是为了初始化map，获取该map大小。

show_map函数：

打印出目前map中空闲的内存块。

Main函数：

主函数，调用该函数，指明选择BF还是WF，并且在while循环中可以不断对内存进行操作。

函数之间调用关系：

在main函数中首先选择使用BF还是WF，然后调用init函数进行初始化map，然后在do-while循环中首先调用show_map函数打印出目前map空闲内存块，然后输入参数进行选择，输入1代表要占用内存，调用BF_malloc/WF_malloc选择合适的内存占用；输入2代表要释放内存，调用mfree函数释放内存；输入0代表结束程序。

关键语句功能说明：

for(bpp = bp; bpp->m_size; bpp++)

      {   //最佳适应

            if(bpp->m_size >= size && bpp->m_size < s)

            {

                 a = bpp->m_addr;

                 s = bpp->m_size;

                 bp = bpp;

            }

      }

这一段在BF函数里面，主要作用是遍历目前的map，然后在其中找出范围大于size的，并且返回最小的一块内存的起点。

for(bpp = bp; bpp->m_size; bpp++)

      {   //最坏适应

             if(bpp->m_size > s)

             {

                  a = bpp->m_addr;

                  s = bpp->m_size;

                  bp = bpp;

             }

      }

这一段在WF函数里面，主要作用是遍历目前的map，然后在其中找出范围大于size的，并且返回最大的一块内存的起点。

if(bp>mp && (bp-1)->m_addr+(bp-1)->m_size==a)

{  //与前合并

             (bp-1)->m_size += size;

             if (a+size == bp->m_addr)

             {   //前后合并

                 (bp-1)->m_size += bp->m_size;

                 while (bp->m_size)

                 {

                       bp++;

                       (bp-1)->m_addr = bp->m_addr;

                       (bp-1)->m_size = bp->m_size;

                 }

             }

      }

else

      {

           if (a+size == bp->m_addr && bp->m_size)

           {   //与后合并

                bp->m_addr -= size;

                bp->m_size += size;

           }

           else if (size)

               do

               {   //无合并

                   t = bp->m_addr;

                   bp->m_addr = a;

                   a = t;

                   t = bp->m_size;

                   bp->m_size = size;

                   bp++;

               }

               while (size = t);

}

这一段是在内存释放合并函数里的，主要功能是把函数传入的参数的一块内存放入map表内，并且将目前的map表进行一次遍历，如果有两块内存是相连的，则将其合并在一起。

5,思考题

挖坑文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-495989.html

参考

• (20条消息) 实例分析首次适应算法、最佳适应算法、最差适应算法_焕听的博客-CSDN博客_循环首次适应算法例题讲解

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