用c++实现 时钟页面调度算法 Clock

时钟页面调度算法（Clock Page Replacement Algorithm）是一种改进的先进先出页面置换算法（FIFO Page Replacement Algorithm），也被称为最近未使用（NRU）算法。它是为了克服FIFO算法中被淘汰的页面是最近使用过的页面的缺点而提出的。

具体实现如下：

首先，我们需要定义一个结构体来表示物理内存中的一页：

struct Page {
    int page_num; // 页号
    bool reference_bit; // 访问位
    bool modified_bit; // 修改位
};

然后，我们需要定义一个类来实现时钟页面调度算法：

class ClockPageReplacement {
private:
    int page_size; // 物理内存页框数
    int pointer; // 时钟指针
    vector<Page> frames; // 物理内存页框队列

    // 判断页表中是否存在该页
    bool isPageExist(int page_num) {
        for (auto frame : frames) {
            if (frame.page_num == page_num) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

public:
    ClockPageReplacement(int page_size) {
        this->page_size = page_size;
        pointer = 0;
    }

    // 将新页加入物理内存页框中
    void insertPage(int page_num) {
        // 如果物理内存页框未满，直接添加该页
        if (frames.size() < page_size) {
            frames.push_back({page_num, true, false});
        } else {
            // 否则采用时钟页面调度算法进行置换
            while (true) {
                if (pointer == frames.size()) {
                    pointer = 0;
                }
                if (frames[pointer].reference_bit) {
                    frames[pointer].reference_bit = false;
                    pointer++;
                } else {
                    if (frames[pointer].modified_bit) {
                        cout << "Page " << frames[pointer].page_num << " has been written back to disk." << endl;
                    }
                    frames[pointer] = {page_num, true, false};
                    pointer++;
                    break;
                }
            }
        }
    }
};

在主函数中，我们可以调用该类进行测试：

int main() {
    ClockPageReplacement cpr(3);
    cpr.insertPage(1);
    cpr.insertPage(2);
    cpr.insertPage(3);
    cpr.insertPage(4);
    cpr.insertPage(5);
    cpr.insertPage(6);

    return 0;
}

这里我们设置物理内存页框数为3，然后向该类中插入6个页面进行测试。当物理内存页框已满时，会自动采用时钟页面调度算法进行页面置换。