c/c++模拟实现基本分页存储管理方式下内存空间的分配和回收。

基本分页存储管理方式下，内存被分为若干固定大小的页框，而进程所需的空间被划分为若干个大小相等的页面，每个进程有自己的页表来描述它所拥有的页面。在这种情况下，内存的分配和回收可以通过以下方式实现：

1. 内存分配

首先，需要一个数据结构来记录内存中所有的页框的使用情况，可以使用一个位图来表示。每个位对应一个页框，如果该页框已经被分配给进程，则相应的位被标记为1，否则为0。当进程请求内存时，需要遍历位图，找到第一个连续的空闲页框，将它们标记为已分配，并返回它们的起始地址作为分配的内存空间。

2. 内存回收

当进程结束时，需要将其占用的内存空间释放回来。这可以通过清除页表中相应的页面条目以及标记位图中相应的位来完成。具体来说，可以遍历进程的页表，将其中所有指向已分配页面的条目清除，然后在位图中将对应的位清零即可。

下面是C++代码实现：

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;

const int PAGE_SIZE = 4; // 页面大小
const int NUM_PAGES = 16; // 内存中页面数
const int NUM_FRAMES = 4; // 内存中页框数

struct PageTableEntry {
    int frameNum; // 页框号
    bool valid; // 是否有效
};

class MemoryManager {
public:
    MemoryManager() {
        memset(bitmap, 0, sizeof(bitmap)); // 初始化位图
        for (int i = 0; i < NUM_FRAMES; i++) {
            bitmap[i] = false;
        }
    }

    void* allocate(int numPages) {
        if (numPages <= 0 || numPages > NUM_PAGES) {
            return nullptr; // 分配失败
        }
        int start = -1;
        for (int i = 0; i < NUM_FRAMES; i++) {
            if (bitmap[i] == false) {
                if (start == -1) {
                    start = i;
                }
                if (i - start + 1 == numPages) {
                    break;
                }
            }
            else {
                start = -1;
            }
        }
        if (start == -1) {
            return nullptr; // 分配失败
        }
        for (int i = start; i < start + numPages; i++) {
            bitmap[i] = true; // 标记为已分配
        }
        return (void*)(start * PAGE_SIZE); // 返回起始地址
    }

    void deallocate(PageTableEntry* pageTable) {
        for (int i = 0; i < NUM_PAGES; i++) {
            if (pageTable[i].valid) {
                int frameNum = pageTable[i].frameNum;
                bitmap[frameNum] = false; // 标记为未分配
                pageTable[i].valid = false; // 清除页表条目
            }
        }
    }

private:
    bool bitmap[NUM_FRAMES];
};

int main() {
    MemoryManager memMgr;
    PageTableEntry pageTable[NUM_PAGES];
    void* ptr1 = memMgr.allocate(2); // 分配2个页面
    if (ptr1 == nullptr) {
        cout << "Allocation failed." << endl;
        return 0;
    }
    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        pageTable[(int)ptr1 / PAGE_SIZE + i].frameNum = (int)ptr1 / PAGE_SIZE + i;
        pageTable[(int)ptr1 / PAGE_SIZE + i].valid = true; // 填充页表
    }
    void* ptr2 = memMgr.allocate(3); // 分配3个页面
    if (ptr2 == nullptr) {
        cout << "Allocation failed." << endl;
        return 0;
    }
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        pageTable[(int)ptr2 / PAGE_SIZE + i].frameNum = (int)ptr2 / PAGE_SIZE + i;
        pageTable[(int)ptr2 / PAGE_SIZE + i].valid = true; // 填充页表
    }
    memMgr.deallocate(pageTable); // 释放内存
    return 0;
}