内存管理实验报告

西安邮电大学（计算机学院）课内实验报告实验名称：内存管理专业名称：软件工程班级：学生姓名：学号（8位）：指导教师：实验日期：2018年12月04日一.实验目的及实验环境1、实验环境Linuxcentos7系统gcc编译器gdb调试2、实验目的(1)掌握内存分配FF，BF，WF策略及实现的思路；(2)掌握内存回收过程及实现思路；(3)参考本程序思路，实现内存的申请、释放的管理程序，调试运行，总结程序设计中出现的问题并找出原因，写出实验报告。二.实验内容(1)掌握内存分配FF，BF，WF策略及实现的思路；(2)掌握内存回收过程及实现思路；(3)参考本程序思路，实现内存的申请、释放的管理程序，调试运行，总结程序设计中出现的问题并找出原因，写出实验报告。三．方案设计----------------------------------------------------------Memorymanagementexperiment1-Setmemorysize(default=1024)2-Selectmemoryallocationalgorithm3-Newprocess4-killaprocess5-Displaymemoryusage0-Exit----------------------------------------------------------一、首次适应算法（FirstFit）：该算法从空闲分区链首开始查找，直至找到一个能满足其大小要求的空闲分区为止。然后再按照作业的大小，从该分区中划出一块内存分配给请求者，余下的空闲分区仍留在空闲分区链中。特点：该算法倾向于使用内存中低地址部分的空闲区，在高地址部分的空闲区很少被利用，从而保留了高地址部分的大空闲区。显然为以后到达的大作业分配大的内存空间创造了条件。缺点：低地址部分不断被划分，留下许多难以利用、很小的空闲区，而每次查找又都从低地址部分开始，会增加查找的开销。二、循环首次适应算法（NextFit）：该算法是由首次适应算法演变而成的。在为进程分配内存空间时，不再每次从链首开始查找，直至找到一个能满足要求的空闲分区，并从中划出一块来分给作业。特点：使内存中的空闲分区分布的更为均匀，减少了查找时的系统开销。缺点：缺乏大的空闲分区，从而导致不能装入大型作业。三、最佳适应算法（BestFit）：该算法总是把既能满足要求，又是最小的空闲分区分配给作业。为了加速查找，该算法要求将所有的空闲区按其大小排序后，以递增顺序形成一个空白链。这样每次找到的第一个满足要求的空闲区，必然是最优的。孤立地看，该算法似乎是最优的，但事实上并不一定。因为每次分配后剩余的空间一定是最小的，在存储器中将留下许多难以利用的小空闲区。同时每次分配后必须重新排序，这也带来了一定的开销。特点：每次分配给文件的都是最合适该文件大小的分区。缺点：内存中留下许多难以利用的小的空闲区。四、最坏适应算法(WorstFit)：该算法按大小递减的顺序形成空闲区链，分配时直接从空闲区链的第一个空闲区中分配（不能满足需要则不分配）。很显然，如果第一个空闲分区不能满足，那么再没有空闲分区能满足需要。这种分配方法初看起来不合理，但它也有很强的直观吸引力：在大空闲区中放入程序后，剩下的空闲区常常也很大，于是还能装下一个较大的新程序。最坏适应算法与最佳适应算法的排序正好相反，它的队列指针总是指向最大的空闲区，在进行分配时，总是从最大的空闲区开始查寻。该算法克服了最佳适应算法留下的许多小的碎片的不足，但保留大的空闲区的可能性减小了，而且空闲区回收也和最佳适应算法一样复杂。特点：给文件分配分区后剩下的空闲区不至于太小，产生碎片的几率最小，对中小型文件分配分区操作有利。缺点：使存储器中缺乏大的空闲区，对大型文件的分区分配不利。四．测试数据及运行结果五．总结本次实验使我受益匪浅，我不仅仅学习到了专业知识，更重要的是收获了经验与体会，这些使我一生受用不尽，记下来与大家共勉：1.多学多问，学会虚心求教。在实验前内存管理的最佳适配算法不是很会计算，向班级同学请教后发现虽然思维上有点绕，但是并不是很难，很快就理解了原理思想。2.善于思考，真正消化知识。有知到识，永远不是那么简单的事，当你真正学会去思考时，他人的知识才能变成你自己的东西。3.前人铺路，后人修路。墨守陈规永远不会有新的建树，前人的道路固然重要，但是学会创新更为重要。4.独立而不孤立。学会独立思考，独立实验，但要记住与他人的交流也是十分重要的，实验和实验事永远不是你自己的。5.认真仔细地做好实验纪录。不要当你真正用到它时才知它的重要所在。六．附录：源代码（电子版）#includestdio.h#includestdlib.h#includectype.h#definePROCESS_NAME_LEN32//进程名长度#defineMIN_SLICE10//最小碎片大小#defineDEFAULT_MEM_SIZE1024//内存大小#defineDEFAULT_MEM_START0//起始地址//内存分配算法#defineMA_FF1#defineMA_BF2#defineMA_WF3//描述每一个空闲块的数据结构structfree_block_type{intsize;intstart_addr;structfree_block_type*next;};//每个进程分配到的内存块的描述structallocated_block{intpid;intsize;intstart_addr;charprocess_name[PROCESS_NAME_LEN];structallocated_block*next;};structfree_block_type*free_block;structallocated_block*allocated_block_head=NULL;intmem_size=DEFAULT_MEM_SIZE;//内存大小intma_algorithm=MA_FF;//当前分配算法staticintpid=0;//初始pidintflag=0;voiddisplay_menu();voiddo_exit();structfree_block_type*init_free_block(intmem_size);voidset_mem_size();voidset_algorithm();voidnew_process();voidkill_process();voiddisplay_mem_usage();voidrearrange(intchoice);voidrearrage_FF();voidrearrage_BF();voidrearrage_WF();intmain(){charchoice;pid=0;free_block=init_free_block(mem_size);display_menu();while(1){printf(Pleasechoice:);fflush(stdin);choice=getchar();//获取用户输入switch(choice){case'1':set_mem_size();//设置内存大小break;case'2':set_algorithm();//设置算法flag=1;break;case'3':new_process();//创建新进程flag=1;break;case'4':kill_process();//删除进程flag=1;break;case'5':display_mem_usage();//显示内存使用flag=1;break;case'0':do_exit();//释放链表并退出exit(0);default:break;}choice=getchar();}return0;}//紧缩处理voidfree_memory_rearrage(intmemory_reduce_size,intallocated_size){structfree_block_type*p1,*p2;structallocated_block*a1,*a2;if(memory_reduce_size!=0)//分配完还有小块空间{p1=free_block;p2=p1-next;p1-start_addr=0;p1-size=memory_reduce_size;p1-next=NULL;mem_size=memory_reduce_size;}else{p2=free_block;free_block=NULL;mem_size=0;}while(p2!=NULL)//释放节点{p1=p2;p2=p2-next;free(p1);}//allocated_block重新修改链接a1=(structallocated_block*)malloc(sizeof(structallocated_block));a1-pid=pid;a1-size=allocated_size;a1-start_addr=memory_reduce_size;//已申请的开始地址，从memory_reduce_size开始sprintf(a1-process_name,PROCESS-%02d,pid);a1-next=allocated_block_head;a2=allocated_block_head;allocated_block_head=a1;while(a2!=NULL){a2-start_addr=a1-start_addr+a1-size;a1=a2;a2=a2-next;}}intallocate_mem(structallocated_block*ab){structfree_block_type*fbt,*pre;intrequest_size=ab-size;fbt=pre=free_block;while((pre!=NULL)&&(request_sizepre-size)){fbt=pre;pre=pre-next;}if(!pre){if(mem_size=request_size){if(mem_size=request_size+MIN_SLICE)free_memory_rearrage(mem_size-request_size,request_size);elsefree_memory_rearrage(0,mem_size);return0;}elsereturn-1;}else{if((pre-size-request_size)MIN_SLICE){pre-size=pre-size-request_size;ab-start_addr=pre-start_addr+pre-size;}else{if(pre==fbt){fbt=pre-next;free_block=fbt;}elsefbt-next=pre-next;ab-start_addr=pre-start_addr;ab-size=pre-size;free(pre);}}mem_size-=ab-size;rearrange(ma_algorithm);return1;}//创建新进程，分配内存voidnew_process(){structallocated_block*ab;intsize;intret;if(mem_size==0){printf(thememoryisallused！nottocreatenewprocess,pleasereleaseprocess！\n);return;}ab=(structallocated_block*)malloc(sizeof(structallocated_block));if(ab==NULL){printf(NoMem!\n);exit(1);}ab-next=NULL