C语言实现FIFO页面调度算法

"本文将介绍如何使用C语言实现FIFO（先进先出）页面调度算法。FIFO是最简单的页面替换算法之一，它按照页的到达顺序进行淘汰。这里提供了一个C语言实现的基本框架，包括初始化内存块、初始化访问页表以及FIFO页面调度的函数。" 在操作系统中，内存管理是一个至关重要的部分，特别是在处理虚拟内存时。当物理内存不足以容纳所有活动进程的页时，就需要使用页面调度算法来决定哪些页应该被换出到磁盘，以便腾出空间加载新的页。FIFO（先进先出）页面调度算法是最基础的一种，它的原则是最早进入内存的页最早被淘汰。 首先，我们来看代码中的结构体定义： ```c typedef struct { int visit_number; // 访问次数 } nu, num[max]; ``` 这里定义了一个名为`nu`的结构体，用于存储页的访问次数。由于需要跟踪多个页，我们创建了一个数组`num[max]`来存储这些信息。 接着，我们有两个辅助函数： 1. `init_memoryblock(int n)`：初始化内存块。它使用`malloc`动态分配一个大小为`n`的整型数组，并将其所有元素设置为-1，表示内存块尚未被占用。 2. `init_visitpage(number num, int n)`：初始化访问页表。这个函数用于输入各个页的访问次数，用户通过输入数据来填充`num`数组。 核心的页面调度函数是`FIFO_page_dispatch(number num, int n)`： ```c void FIFO_page_dispatch(number num, int n) { int i, j=3, temp, counter=0; for (i=1; i<=n; i++) { // 检查当前页是否已经在内存的前三个位置 for (j=3; j>=i; j--) { if (num[i].visit_number == memoryblock[j]) { // 如果找到，打印相关信息并跳出内层循环 printf("(%d)页已存在于 %d 位置:\n", i, memoryblock[j]); break; } } // 如果当前页不在内存中，执行页面替换 if (num[i].visit_number != memoryblock[j] && ... ) { // 将最旧的页（即内存中的第一个页）替换出去 temp = memoryblock[3]; // 移动内存中的页 memoryblock[3] = memoryblock[2]; memoryblock[2] = memoryblock[1]; memoryblock[1] = num[i].visit_number; // 打印页面替换的信息 printf("(%d):", i); printf("(%d)页", temp); printf("(%d)页\n", num[i].visit_number); // 计数器增加，表示发生了页面替换 counter++; } } } ``` 这个函数遍历每个访问的页，检查它们是否已经在内存的前三个位置。如果不在，就会执行页面替换，将最旧的页（即内存中的第一个页）替换出去，然后将新的页放入内存的最前端。同时，这个函数还记录了页面替换的次数。 整个程序的核心思想就是模拟FIFO算法的工作流程，当新的页请求进来时，检查内存中的页，如果满了，就根据FIFO规则淘汰最旧的页。这种简单的策略虽然易于实现，但在实际应用中可能导致较高的页面替换频率，也就是所谓的Belady's Anomaly。 通过这个C语言实现，读者可以更好地理解FIFO页面调度算法的运作机制，以及如何在实际代码中应用它。这有助于学习和掌握操作系统内存管理的基础知识。