用c++模拟实现一个内存分配模拟器,使用连续分配方式(如固定分区或动态分区),模拟进程的内存分配和释放过程,并展示内存的碎片情况.
时间: 2023-11-16 11:24:40 浏览: 99
好的,我可以为您提供一个简单的实现示例。
这里我们以动态分区为例,实现过程如下:
1. 定义一个结构体表示内存分区,包括分区的起始地址、大小和是否被占用等信息。
```c++
struct MemoryBlock {
int start_address; // 分区起始地址
int size; // 分区大小
bool is_allocated; // 是否被占用
};
```
2. 定义一个链表表示内存空间,链表节点为上述结构体。
```c++
struct MemoryNode {
MemoryBlock block;
MemoryNode* next;
};
MemoryNode* memory_head = nullptr; // 内存链表头指针
```
3. 编写一个函数,用于向内存链表中插入一个新的分区。这里需要考虑分区的合并情况。
```c++
void InsertMemoryBlock(MemoryBlock block) {
// 如果内存链表为空,直接插入
if (memory_head == nullptr) {
memory_head = new MemoryNode{block, nullptr};
return;
}
// 遍历内存链表
MemoryNode* curr = memory_head;
MemoryNode* prev = nullptr;
while (curr != nullptr) {
// 如果分区已经插入到链表中,直接返回
if (curr->block.start_address == block.start_address) {
return;
}
// 如果新分区的起始地址在当前分区之前
if (block.start_address < curr->block.start_address) {
// 如果新分区和前一个分区相邻,合并两个分区
if (prev != nullptr && prev->block.is_allocated == false &&
prev->block.start_address + prev->block.size == block.start_address) {
prev->block.size += block.size;
delete curr;
prev->next = new MemoryNode{prev->block, curr->next};
}
// 如果新分区和当前分区相邻,合并两个分区
else if (curr->block.is_allocated == false &&
curr->block.start_address == block.start_address + block.size) {
curr->block.start_address = block.start_address;
curr->block.size += block.size;
}
// 否则直接插入新分区
else {
MemoryNode* new_node = new MemoryNode{block, curr};
if (prev != nullptr) {
prev->next = new_node;
} else {
memory_head = new_node;
}
}
return;
}
prev = curr;
curr = curr->next;
}
// 如果新分区的起始地址在所有分区之后,直接插入链表末尾
prev->next = new MemoryNode{block, nullptr};
}
```
4. 编写一个函数,用于从内存链表中删除一个分区。这里需要考虑分区的拆分情况。
```c++
void RemoveMemoryBlock(int start_address) {
// 遍历内存链表
MemoryNode* curr = memory_head;
MemoryNode* prev = nullptr;
while (curr != nullptr) {
// 如果找到对应的分区
if (curr->block.start_address == start_address) {
curr->block.is_allocated = false;
// 如果当前分区和前一个分区都是未分配状态,合并两个分区
if (prev != nullptr && prev->block.is_allocated == false) {
prev->block.size += curr->block.size;
prev->next = curr->next;
delete curr;
curr = prev;
}
// 如果当前分区和后一个分区都是未分配状态,合并两个分区
if (curr->next != nullptr && curr->next->block.is_allocated == false) {
curr->block.size += curr->next->block.size;
MemoryNode* next = curr->next;
curr->next = next->next;
delete next;
}
return;
}
prev = curr;
curr = curr->next;
}
}
```
5. 编写一个函数,用于分配内存。遍历内存链表,查找第一个未被占用且大小足够的分区。
```c++
int AllocateMemory(int process_size) {
// 遍历内存链表
MemoryNode* curr = memory_head;
while (curr != nullptr) {
// 如果找到未占用的分区且大小足够
if (curr->block.is_allocated == false && curr->block.size >= process_size) {
// 如果分区大小正好等于进程大小,直接分配
if (curr->block.size == process_size) {
curr->block.is_allocated = true;
return curr->block.start_address;
}
// 如果分区大小大于进程大小,拆分分区并分配
else {
MemoryBlock new_block{
curr->block.start_address + process_size, curr->block.size - process_size, false
};
curr->block.size = process_size;
curr->block.is_allocated = true;
InsertMemoryBlock(new_block);
return curr->block.start_address;
}
}
curr = curr->next;
}
return -1; // 没有找到合适的分区
}
```
6. 编写一个函数,用于展示内存空间的情况。遍历内存链表,并输出每个分区的起始地址、大小和占用情况。
```c++
void DisplayMemory() {
cout << "Memory Blocks:" << endl;
MemoryNode* curr = memory_head;
while (curr != nullptr) {
cout << "Start Address: " << curr->block.start_address
<< ", Size: " << curr->block.size
<< ", Is Allocated: " << curr->block.is_allocated << endl;
curr = curr->next;
}
cout << endl;
}
```
7. 编写主函数,可以在其中调用上述函数进行内存分配和释放,并展示内存空间的情况。
```c++
int main() {
// 初始化内存空间
memory_head = new MemoryNode{{0, 100, false}, new MemoryNode{ {100, 200, false}, nullptr }};
// 分配内存
int start_address = AllocateMemory(150);
if (start_address != -1) {
cout << "Allocated memory at start address " << start_address << endl;
} else {
cout << "Failed to allocate memory" << endl;
}
// 释放内存
RemoveMemoryBlock(start_address);
// 展示内存空间
DisplayMemory();
return 0;
}
```
以上就是一个简单的动态分区内存分配模拟器的实现过程。需要注意的是,这里只是一个示例,实际的内存分配模拟器需要考虑更多的细节和情况,比如内存碎片的处理等。
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