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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