操作系统存储管理功能的设计实现代码

操作系统中的存储管理功能涉及内存分配、回收、保护和虚拟地址空间等核心部分。设计实现代码通常会包含以下几个关键模块：

1. **内存分区**：将物理内存划分为不同的区域，如用户区、内核区、缓存区等。这可能通过数据结构如分页、段式或段页式等实现。

struct MemoryBlock {
    uint64_t start;
    uint64_t end;
    bool isFree; // 是否为空闲
};

std::vector<MemoryBlock> memoryPartition;

2. **内存分配**：如采用首次适应算法（First Fit）、最佳适应算法（Best Fit）、最差适应算法（Worst Fit）等。例如使用链表表示空闲区：

void allocateMemory(uint64_t size) {
    for (auto& block : freeBlocksList) {
        if (block.end - block.start >= size) {
            // 分配并移除该块
            allocatedBlocks.push_back(block);
            freeBlocksList.erase(std::remove(freeBlocksList.begin(), freeBlocksList.end(), block), freeBlocksList.end());
            return;
        }
    }
}

3. **虚拟地址到物理地址映射**：虚拟内存通过页表或段表进行管理，当程序请求内存访问时，由硬件支持的MMU（内存管理单元）负责转换。

class VirtualAddressMapper {
private:
    std::unordered_map<uint64_t, uint64_t> pageTable;

public:
    uint64_t mapVirtualToPhysical(uint64_t virtualAddr) {
        // 根据页偏移查找页框
        uint64_t physicalPage = pageTable[virtualAddr >> PAGE_SHIFT];
        return physicalPage * PAGE_SIZE;
    }
};