操作系统动态分区算法实验

动态分区算法是指在内存中分配内存块时，将内存划分为多个大小不同的分区，每个分区可以分配给一个进程使用。当一个进程请求内存时，系统会在分区中选择一个大小合适的分区分配给该进程使用。常见的动态分区算法有以下几种：

1. 首次适应算法（First Fit）：从内存的起始位置开始搜索，选取第一个满足条件的分区进行分配。

2. 最佳适应算法（Best Fit）：从所有空闲分区中选取最小的满足要求的分区进行分配。

3. 最坏适应算法（Worst Fit）：从所有空闲分区中选取最大的满足要求的分区进行分配。

4. 循环首次适应算法（Next Fit）：从上次分配结束的位置开始搜索，选取第一个满足条件的分区进行分配。

下面是一个简单的操作系统动态分区算法实验，以首次适应算法为例：

1. 定义一个内存块结构体，包含起始地址、大小和状态等属性。

struct MemoryBlock {
    int startAddress;
    int size;
    bool free;
};

2. 定义一个内存分配表，用于存储内存块信息。

vector<MemoryBlock> memoryTable;

3. 实现内存分配函数，根据首次适应算法从内存分配表中选择一个空闲的分区进行分配。

int allocateMemory(int size) {
    // 从内存分配表中查找满足条件的空闲分区
    for (int i = 0; i < memoryTable.size(); i++) {
        if (memoryTable[i].free && memoryTable[i].size >= size) {
            // 找到了合适的分区，进行分配
            int startAddress = memoryTable[i].startAddress;
            memoryTable[i].startAddress += size;
            memoryTable[i].size -= size;
            if (memoryTable[i].size == 0) {
                // 如果分配后分区大小为0，将该分区从内存分配表中删除
                memoryTable.erase(memoryTable.begin() + i);
            }
            // 返回分配的起始地址
            return startAddress;
        }
    }
    // 没有找到合适的分区，返回-1表示分配失败
    return -1;
}

4. 实现内存释放函数，根据释放的内存块的起始地址和大小，在内存分配表中找到对应的空闲分区并进行合并。

void freeMemory(int startAddress, int size) {
    // 在内存分配表中查找释放的内存块应该插入的位置
    int index = 0;
    while (index < memoryTable.size() && memoryTable[index].startAddress < startAddress) {
        index++;
    }
    // 将释放的内存块插入到对应的位置
    memoryTable.insert(memoryTable.begin() + index, { startAddress, size, true });
    // 合并相邻的空闲分区
    for (int i = 0; i < memoryTable.size() - 1; i++) {
        if (memoryTable[i].free && memoryTable[i + 1].free) {
            memoryTable[i].size += memoryTable[i + 1].size;
            memoryTable.erase(memoryTable.begin() + i + 1);
            i--;
        }
    }
}

5. 测试内存分配和释放函数。

// 初始化内存分配表
memoryTable.push_back({ 0, 100, true });
memoryTable.push_back({ 200, 50, true });
memoryTable.push_back({ 300, 80, true });

// 分配一段大小为30的内存块
int startAddress = allocateMemory(30);
if (startAddress == -1) {
    cout << "内存分配失败！" << endl;
} else {
    cout << "分配了大小为30的内存块，起始地址为：" << startAddress << endl;
}

// 释放刚刚分配的内存块
freeMemory(startAddress, 30);

// 分配一段大小为60的内存块
startAddress = allocateMemory(60);
if (startAddress == -1) {
    cout << "内存分配失败！" << endl;
} else {
    cout << "分配了大小为60的内存块，起始地址为：" << startAddress << endl;
}

参考资料：

1. 《操作系统概念》
2. 《计算机操作系统》