给出《分页式内存分配算法》C++代码

在C++中，实现分页式内存分配通常涉及到操作系统的内核空间，这里我们提供一个简单的模拟分页内存管理的概念，它将可用内存抽象成页框（Pages）和页面（Pages），并有一个虚拟地址空间用于映射到物理地址上。这个例子并不实际创建新的内存分配请求，而是展示了基本的数据结构和操作。

#include <iostream>
#include <vector>

// 模拟页框和页面
class Frame {
public:
    bool isFree; // 表示是否为空
    int address; // 物理地址
};

class Page {
private:
    Frame* frames; // 存储帧指针
    int pageSize; // 页面大小
    int frameCount; // 当前帧数

public:
    void allocatePage(Frame* newFrame) {
        frames.push_back(newFrame);
        frameCount++;
    }

    void releasePage(int index) {
        frames[index]->isFree = true;
        frameCount--;
    }

    Frame* getFrameForAddress(size_t virtualAddress) {
        size_t pageNumber = virtualAddress / pageSize;
        return frames[pageNumber % frameCount]; // 循环访问帧，模拟环形缓冲区
    }
};

// 虚拟地址空间
class VirtualMemory {
private:
    Page* pages;

public:
    VirtualMemory(int pageSize, int initialFrames) {
        pages = new Page[initialFrames];
        for (size_t i = 0; i < initialFrames; ++i)
            pages[i].allocatePage(new Frame());
    }

    ~VirtualMemory() {
        for (auto& page : pages)
            page.releasePage(0); // 假设每个页面只有一个帧
        delete[] pages;
    }

    // 分配和释放虚拟地址
    void* allocate(size_t size, size_t alignment) {
        if (alignment > pageSize) {
            throw std::invalid_argument("Alignment exceeds page size");
        }
        Frame* frame = nullptr;
        for (auto& page : pages) {
            frame = page.getFrameForAddress(align(size, alignment));
            if (frame->isFree)
                break;
        }
        if (!frame)
            return nullptr; // 内存不足
        frame->isFree = false;
        return frame->address; // 返回虚拟地址
    }

    void free(void* virtualAddress) {
        Frame* frame = static_cast<Frame*>(virtualAddress);
        frame->isFree = true;
    }
};

int main() {
    VirtualMemory vm(4096, 1024); // 4KB页面大小，初始1024页框
    // 分配和释放虚拟内存...
    return 0;
}

注意：这只是一个基础的模拟，并未涉及真实的硬件交互或内存管理细节。在实际操作系统中，这种任务由硬件中断处理和底层驱动程序负责。