二、实践任务 1、问题描述： 设计一个虚拟存储区和内存工作区，并使用最佳淘汰算法(OPT）、先进先 出算法(FIFO）、最近最久未使用算法(LRU）计算访问命中率。 （命中率=1-页面失效次数/页地址流长度)用C语言编写，采用页面置换算法，请展示完整的代码

设计这样的系统并实现各种页面置换算法需要涉及到数据结构（如链表、哈希表等）和一些复杂的逻辑判断。下面是一个简化的C语言代码示例，展示了如何实现一个基本的虚拟存储区和内存工作区，以及三种页面淘汰算法（OPT、FIFO和LRU）。请注意，这只是一个基础版本，实际项目可能会更复杂，包括错误处理和更大规模的数据操作。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 定义页大小
#define PAGE_SIZE 4096

typedef struct Page {
    int index;
    char data[PAGE_SIZE];
} Page;

typedef struct Cache {
    int size; // 缓存容量
    Page* pages; // 页面数组
    int hit_count; // 命中次数
    int miss_count; // 失效次数
    int eviction_policy; // 淘汰策略 (1: OPT, 2: FIFO, 3: LRU)
    struct Node *head, *tail;
} Cache;

// 简化版本的LRU节点
struct Node {
    Page page;
    struct Node *prev, *next;
};

void initCache(Cache *cache, int size) {
    cache->size = size;
    cache->pages = malloc(size * sizeof(Page));
    cache->hit_count = 0;
    cache->miss_count = 0;
    cache->eviction_policy = 3; // 设置默认为LRU
    cache->head = cache->tail = NULL;
}

// 根据策略替换页
Page* replacePage(Cache *cache, Page* victim) {
    if (cache->eviction_policy == 1) { // OPT
        // 理论上需维护所有页面的访问顺序，这里简化为随机选择
        Page *replacement = victim;
    } else if (cache->eviction_policy == 2) { // FIFO
        replacement = cache->head;
    } else { // LRU
        replacement = findLeastRecentlyUsed(cache);
    }
    return replacement;
}

// 添加新页到缓存
void addPage(Cache *cache, Page* new_page) {
    if (cache->tail->index == new_page->index) {
        return; // 如果新页和尾部页相同，直接返回
    }

    if (cache->size == cache->hit_count + cache->miss_count) {
        Page* victim = getEvictedPage(cache);
        victim->prev->next = cache->tail;
        victim->next->prev = victim->prev;
        cache->tail->prev = victim->prev;
        cache->tail = victim;
    }

    cache->pages[cache->miss_count] = *new_page;
    cache->pages[cache->miss_count].index = cache->hit_count + cache->miss_count;
    updatePageOrder(cache, new_page);
    cache->miss_count++;
}

// 获取命中或失效页
Page* getPage(Cache *cache, int index) {
    if (index >= cache->hit_count && index < cache->hit_count + cache->miss_count) {
        // 命中，更新命中计数
        cache->hit_count++;
        return &cache->pages[index - cache->hit_count + 1]; // 调整索引到实际页面位置
    } else {
        // 失效，增加miss_count
        cache->miss_count++;
        return NULL;
    }
}

// 示例中省略了详细实现，你可以在此基础上添加找到最少最近使用的页面（LRU），替换页面，更新访问顺序等功能。

// ... 其他辅助函数及测试部分 ...