如何用C++实现一个FIFO缓存最早存入策略,当访问内存页面时,如果该页已存在于缓存则不处理,未存在的情况下增加miss计数,并将新页添加至缓存。若缓存达到最大容量,应移除最早存入的页面。同时,请统计并返回总的miss次数。
时间: 2024-10-22 10:29:23 浏览: 11
fifo.zip_c++实现fifo_模拟 页面置换 FIFO
要在C++中实现一个具有上述特性的FIFO缓存,你可以使用`std::unordered_map`配合自定义的`Node`结构体,用于跟踪每个页的插入时间和miss计数。以下是一个简化的示例:
```cpp
#include <unordered_map>
#include <list>
#include <stdexcept>
struct Node {
int page_id;
int insertion_time;
int miss_count;
};
class LRU_Cache {
private:
const int capacity;
std::list<Node> cache_list;
std::unordered_map<int, Node> cache_map;
public:
LRU_Cache(int capacity) : capacity(capacity), cache_list(capacity) {}
// 插入页面,更新miss计数
void insert(int page_id) {
auto it = cache_map.find(page_id);
if (it != cache_map.end()) {
Node& node = it->second;
node.insertion_time = time(nullptr); // 更新插入时间
node.miss_count++;
cache_list.splice(cache_list.begin(), cache_list, cache_map[page_id].list_pos);
} else {
if (cache_list.size() == capacity) { // 超过容量,移除最早存入的节点
Node oldest_node = cache_list.back();
cache_list.pop_back();
cache_map.erase(oldest_node.page_id);
}
Node newNode{page_id, time(nullptr), 1}; // 新增节点
cache_list.push_front(newNode);
cache_map[page_id] = newNode;
}
}
// 访问页面,增加miss计数
void access(int page_id) {
auto it = cache_map.find(page_id);
if (it != cache_map.end()) {
Node& node = it->second;
node.miss_count++;
} else {
throw std::runtime_error("Page not found in cache");
}
}
// 返回miss计数总数
int get_miss_count() {
int total_misses = 0;
for (const auto& node : cache_map) {
total_misses += node.second.miss_count;
}
return total_misses;
}
};
int main() {
LRU_Cache cache(20);
for (int i = 1; i <= 25; ++i) {
try {
cache.insert(i);
} catch (const std::exception& e) {
std::cerr << "Error: " << e.what() << std::endl;
}
}
return 0;
}
```
在这个示例中,我们使用`std::list`来维护最近最少使用的(LRU)顺序,`std::unordered_map`用来快速查找页面。当访问或插入页面时,我们会相应地更新miss计数。
注意,这只是一个简化版的LRU缓存实现,实际应用中可能会需要更复杂的逻辑来跟踪和管理缓存替换策略。
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