计算三种缺页中断的缺页数，缺页率和命中率（FIFO,LRU,OPT）C语言代码

在C语言中，计算三种页面替换算法（FIFO、LRU和OPT，即先进先出、最近最少使用和最优淘汰）的缺页数、缺页率和命中率涉及到模拟内存管理和虚拟地址空间。这里是一个简化版的示例代码，假设我们有一个固定大小的内存池和一些访问历史记录：

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

#define PAGE_SIZE 4096 // 假设每个页面大小为4KB
#define NUM_PAGES 100 // 总共100个页面
#define NUM_REQUESTS 1000 // 总请求次数

typedef struct {
    int* accessed; // 访问历史记录
} MemoryManager;

// 预计内存不足时使用的替换策略
enum ReplacementPolicy {
    FIFO,
    LRU,
    OPT
};

int get_page_access_count(MemoryManager* mm, int page) {
    return mm->accessed[page];
}

void update_access_count(MemoryManager* mm, int page, enum ReplacementPolicy policy) {
    switch (policy) {
        case FIFO:
            mm->accessed[page]++;
            break;
        case LRU:
            // LRU通常需要额外的数据结构来维护
            // 这里假设通过数组下标模拟最近最少使用
            if (mm->accessed[page] == 0)
                mm->accessed[page] = NUM_REQUESTS;
            mm->accessed[page]--;
            break;
        case OPT:
            // 实现最优淘汰更复杂，通常涉及动态规划
            break;
    }
}

double calculate_miss_rate(MemoryManager* mm) {
    int total_requests = NUM_REQUESTS * PAGE_SIZE;
    int total_pages_accessed = 0;
    for (int i = 0; i < NUM_REQUESTS; i++) {
        if (get_page_access_count(mm, i) > 0)
            total_pages_accessed++;
    }
    return (total_requests - total_pages_accessed) / (double)total_requests;
}

int main() {
    MemoryManager mm;
    mm.accessed = malloc(NUM_REQUESTS * sizeof(int));

    // 初始化页面访问记录
    for (int i = 0; i < NUM_REQUESTS; i++)
        mm.accessed[i] = 0;

    // 模拟请求并更新访问计数
    for (int request = 0; request < NUM_REQUESTS; request++) {
        int random_page = rand() % NUM_PAGES; // 随机选择页面
        update_access_count(&mm, random_page, FIFO); // 使用FIFO策略
        // 其他替换策略类似，只需替换update_access_count函数即可
    }

    double miss_rate_fifo = calculate_miss_rate(&mm);
    free(mm.accessed);

    // 重复上述过程，替换FIFO为其他策略（LRU, OPT）

    printf("FIFO缺页率: %.2f%%\n", miss_rate_fifo * 100);
    // ... 输出其他策略的缺页率

    return 0;
}

注意：这个代码只是一个基础的演示，实际的LRU和OPT策略在C语言中会更复杂，因为它们分别需要数据结构来跟踪最近访问和最不经常访问的页面。另外，这个示例假定所有请求都是均匀随机的，真实场景可能会有所不同。同时，真正的系统还会考虑缓存替换策略和硬件特性，比如缓存行大小等。