用c++实现虚拟存储器实验：使用FIFO算法和最近最久未使用算法，模拟虚拟内存的页面调度和页面错误处理过程，比较不同算法的缺页率并显示输出调度过程、错误处理结果以及两个算法的缺页率

以下是使用FIFO算法和最近最久未使用算法实现虚拟存储器实验的C++代码。在本次实验中，我们使用一个整数向量表示内存页框，它的大小为3。我们还使用一个整数向量表示页面序列，它的大小为10，其中每个元素都是一个介于0和9之间的随机整数。在FIFO算法中，我们使用一个队列来维护内存页框，每次发生缺页时，我们将最老的页面弹出队列并将新页面推入队列。在最近最久未使用算法中，我们使用一个整数向量来存储当前内存页框中的页面，并记录每个页面最近一次被访问的时间。每次发生缺页时，我们选择最长时间未被访问的页面进行替换。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>
#include <algorithm>

using namespace std;

// FIFO算法
void fifo_algorithm(vector<int>& memory_frames, const vector<int>& page_sequence) {
    cout << "FIFO Algorithm" << endl;

    queue<int> page_queue;
    int page_faults = 0;

    for (int i = 0; i < page_sequence.size(); i++) {
        int page_number = page_sequence[i];
        cout << "Accessing page " << page_number << endl;

        if (find(memory_frames.begin(), memory_frames.end(), page_number) == memory_frames.end()) {
            page_faults++;

            if (memory_frames.size() < 3) {
                memory_frames.push_back(page_number);
                page_queue.push(page_number);
            } else {
                int oldest_page = page_queue.front();
                page_queue.pop();

                auto it = find(memory_frames.begin(), memory_frames.end(), oldest_page);
                *it = page_number;
                page_queue.push(page_number);
            }
            cout << "Page fault occurred" << endl;
        } else {
            cout << "Page already in memory" << endl;
        }
        cout << "Current state of memory frames: ";
        for (auto frame : memory_frames) {
            cout << frame << " ";
        }
        cout << endl;
    }

    double page_fault_rate = (double)page_faults / page_sequence.size();
    cout << "Page fault rate: " << page_fault_rate << endl;
}

// 最近最久未使用算法
void lru_algorithm(vector<int>& memory_frames, const vector<int>& page_sequence) {
    cout << "LRU Algorithm" << endl;

    vector<pair<int, int>> last_access_times(3);
    int page_faults = 0;

    for (int i = 0; i < page_sequence.size(); i++) {
        int page_number = page_sequence[i];
        cout << "Accessing page " << page_number << endl;

        auto it = find(memory_frames.begin(), memory_frames.end(), page_number);
        if (it == memory_frames.end()) {
            page_faults++;

            if (memory_frames.size() < 3) {
                memory_frames.push_back(page_number);
                last_access_times[memory_frames.size() - 1] = {page_number, i};
            } else {
                int lru_page_index = 0;

                for (int j = 1; j < last_access_times.size(); j++) {
                    if (last_access_times[j].second < last_access_times[lru_page_index].second) {
                        lru_page_index = j;
                    }
                }

                memory_frames[lru_page_index] = page_number;
                last_access_times[lru_page_index] = {page_number, i};
            }

            cout << "Page fault occurred" << endl;
        } else {
            int page_index = distance(memory_frames.begin(), it);
            last_access_times[page_index].second = i;
            cout << "Page already in memory" << endl;
        }

        cout << "Current state of memory frames: ";
        for (auto frame : memory_frames) {
            cout << frame << " ";
        }
        cout << endl;
    }

    double page_fault_rate = (double)page_faults / page_sequence.size();
    cout << "Page fault rate: " << page_fault_rate << endl;
}

int main() {
    vector<int> memory_frames;
    vector<int> page_sequence = {3, 2, 0, 3, 4, 2, 3, 1, 0, 4};

    fifo_algorithm(memory_frames, page_sequence);

    cout << endl;

    memory_frames.clear();
    lru_algorithm(memory_frames, page_sequence);

    return 0;
}

在本代码中，我们使用了两个函数分别实现了FIFO算法和最近最久未使用算法。在主函数中，我们先使用FIFO算法运行一次实验，然后清除内存页框并使用LRU算法运行一次实验。在每个算法中，我们都输出了内存页框的当前状态，以及是否发生了页面缺失。最后，我们计算了每个算法的缺页率并将其输出。