模拟页式虚拟存储实验c++

好的，下面是一个使用 C++ 实现的模拟页式虚拟存储实验的代码示例，主要实现了基于 LRU 页面置换算法的虚拟内存管理器。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <unordered_map>
#include <algorithm>

using namespace std;

// 页面大小和物理内存大小
const int PAGE_SIZE = 4;
const int PHYSICAL_MEM_SIZE = 8;

// 页面类
class Page {
public:
    int pid;
    int page_id;
    Page(int p, int id): pid(p), page_id(id) {}
};

// 进程类
class Process {
public:
    int pid;
    int page_num;
    vector<Page> pages;
    Process(int id, int num): pid(id), page_num(num) {
        for (int i = 0; i < page_num; i++) {
            Page page(pid, i);
            pages.push_back(page);
        }
    }
};

// 虚拟内存管理器类
class VirtualMemoryManager {
public:
    int process_num;
    vector<Process> processes;
    vector<Page*> physical_mem;
    unordered_map<int, int> page_table;
    int page_fault_count;
    int page_replacement_count;
    VirtualMemoryManager(int num): process_num(num), page_fault_count(0), page_replacement_count(0) {}

    // 初始化物理内存
    void init_physical_mem() {
        for (int i = 0; i < PHYSICAL_MEM_SIZE; i++) {
            physical_mem.push_back(nullptr);
        }
    }

    // 初始化进程
    void init_processes() {
        for (int i = 0; i < process_num; i++) {
            Process process(i, rand() % 10 + 1);
            processes.push_back(process);
            for (int j = 0; j < process.page_num; j++) {
                page_table[i * 1000 + j] = -1; // -1 表示页面未加载到物理内存中
            }
        }
    }

    // 执行 LRU 页面置换算法
    void page_replacement(Page* page) {
        page_replacement_count++;
        // 找到物理内存中最近最少使用的页面进行置换
        int min_index = 0;
        int min_access_time = physical_mem[0]->access_time;
        for (int i = 1; i < PHYSICAL_MEM_SIZE; i++) {
            if (physical_mem[i]->access_time < min_access_time) {
                min_index = i;
                min_access_time = physical_mem[i]->access_time;
            }
        }
        // 将页面置换出去
        Page* victim = physical_mem[min_index];
        page_table[victim->pid * 1000 + victim->page_id] = -1;
        physical_mem[min_index] = page;
        page_table[page->pid * 1000 + page->page_id] = min_index;
    }

    // 将页面加载到物理内存中
    void load_page(Page* page) {
        // 检查页面是否已经加载到物理内存中
        if (page_table[page->pid * 1000 + page->page_id] >= 0) {
            physical_mem[page_table[page->pid * 1000 + page->page_id]]->access_time = page_fault_count;
            return;
        }
        // 物理内存已满，需要进行页面置换
        if (physical_mem.size() >= PHYSICAL_MEM_SIZE) {
            page_replacement(page);
        } else {
            physical_mem.push_back(page);
            page_table[page->pid * 1000 + page->page_id] = physical_mem.size() - 1;
        }
        page_fault_count++;
        page->access_time = page_fault_count;
    }

    // 运行虚拟内存管理器
    void run() {
        init_physical_mem();
        init_processes();
        for (auto& process : processes) {
            for (auto& page : process.pages) {
                load_page(&page);
            }
        }
        cout << "总缺页次数: " << page_fault_count << endl;
        cout << "总页面置换次数: " << page_replacement_count << endl;
    }
};

// 测试虚拟内存管理器
int main() {
    VirtualMemoryManager manager(3);
    manager.run();
    return 0;
}

这个代码示例实现了基于 LRU 页面置换算法的虚拟内存管理器，使用了 C++ 的向量和哈希表等 STL 容器来管理页面和页面表。您可以根据自己的需求进行修改和扩展。