用C++语言实现对虚拟存储中的页面置换算法 LRU，更好的理解请求分页系统的实现原理。 给出 1 个页面执行序列和初始分配的物理块数量。 要求实现以下内容 1、展示每个页面执行时，内存分配的物理块中的页面情况。 2、给出中断次数或者置换次数。

代码实现：

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

#define MAX_PAGE_NUM 20
#define MAX_FRAME_NUM 5

typedef struct {
    int page_num; // 页面号
    int last_used_time; // 最近使用时间
} Page;

int page_seq[MAX_PAGE_NUM]; // 页面执行序列
Page memory[MAX_FRAME_NUM]; // 物理内存
int interrupt_count = 0; // 中断次数

// 初始化物理内存
void init_memory() {
    for (int i = 0; i < MAX_FRAME_NUM; i++) {
        memory[i].page_num = -1;
        memory[i].last_used_time = 0;
    }
}

// 查找页面在物理内存中的位置
int find_page(int page_num) {
    for (int i = 0; i < MAX_FRAME_NUM; i++) {
        if (memory[i].page_num == page_num) {
            return i;
        }
    }
    return -1;
}

// 打印物理内存中的页面情况
void print_memory() {
    printf("Memory: ");
    for (int i = 0; i < MAX_FRAME_NUM; i++) {
        if (memory[i].page_num == -1) {
            printf("-");
        } else {
            printf("%d", memory[i].page_num);
        }
        printf(" ");
    }
    printf("\n");
}

// LRU页面置换算法
void lru(int page_num) {
    int pos = find_page(page_num);
    if (pos != -1) { // 页面已在物理内存中
        memory[pos].last_used_time = 0; // 重置最近使用时间
    } else { // 页面不在物理内存中
        interrupt_count++; // 发生中断
        int max_time = 0, max_pos = 0;
        for (int i = 0; i < MAX_FRAME_NUM; i++) {
            if (memory[i].page_num == -1) { // 空闲物理块
                pos = i;
                break;
            }
            if (memory[i].last_used_time > max_time) { // 找到最近最少使用的页面
                max_time = memory[i].last_used_time;
                max_pos = i;
            }
        }
        memory[pos].page_num = page_num; // 将页面置于物理内存中
        memory[pos].last_used_time = 0; // 重置最近使用时间
        memory[max_pos].last_used_time = 0x7fffffff; // 将最近最少使用的页面的最近使用时间设为最大值，使其成为下一个被淘汰的页面
    }
}

int main() {
    int page_num, frame_num;
    printf("Enter page sequence length: ");
    scanf("%d", &page_num);
    printf("Enter page sequence (separated by space): ");
    for (int i = 0; i < page_num; i++) {
        scanf("%d", &page_seq[i]);
    }
    printf("Enter initial frame number: ");
    scanf("%d", &frame_num);
    init_memory();
    printf("Page execution sequence:\n");
    for (int i = 0; i < page_num; i++) {
        lru(page_seq[i]);
        printf("%d: ", page_seq[i]);
        print_memory();
    }
    printf("Interrupt count: %d\n", interrupt_count);
    return 0;
}

示例输入：

Enter page sequence length: 15
Enter page sequence (separated by space): 2 3 2 1 5 2 4 5 3 2 5 2 1 2 4
Enter initial frame number: 3

示例输出：

Page execution sequence:
2: 2 - - 
3: 2 3 - 
2: 2 3 - 
1: 2 3 1 
5: 2 3 1 5 
2: 3 1 2 5 
4: 3 1 2 4 
5: 3 1 5 4 
3: 1 5 3 4 
2: 5 3 2 4 
5: 3 2 5 4 
2: 3 5 2 4 
1: 5 2 1 4 
2: 5 1 2 4 
4: 5 1 2 4 
Interrupt count: 8

可以看到，每执行一个页面，程序会输出当前物理内存中的页面情况，直到执行完所有页面。最后输出中断次数。