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：12月04日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)掌握内存分派FF，BF，WF方略及实现的思路；(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因素，写出实验报告。实验内容(1)掌握内存分派FF，BF，WF方略及实现的思路；(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因素，写出实验报告。方案设计----------------------------------------------------------Memorymanagementexperiment1-Setmemorysize(default=1024)2-Selectmemoryallocationalgorithm3-Newprocess4-killaprocess5-Displaymemoryusage0-Exit----------------------------------------------------------一、初次适应算法（FirstFit）：该算法从空闲分区链首开始查找，直至找到一种能满足其大小规定的空闲分区为止。然后再按照作业的大小，从该分区中划出一块内存分派给请求者，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极少被运用，从而保存了高地址部分的大空闲区。显然为后来达成的大作业分派大的内存空间发明了条件。

缺点：低地址部分不停被划分，留下许多难以运用、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、循环初次适应算法（NextFit）：该算法是由初次适应算法演变而成的。在为进程分派内存空间时，不再每次从链首开始查找，直至找到一种能满足规定的空闲分区，并从中划出一块来分给作业。

特点：使内存中的空闲分分辨布的更为均匀，减少了查找时的系统开销。

缺点：缺少大的空闲分区，从而造成不能装入大型作业。三、最佳适应算法（BestFit）：该算法总是把既能满足规定，又是最小的空闲分分辨配给作业。为了加速查找，该算法规定将全部的空闲区按其大小排序后，以递增次序形成一种空白链。这样每次找到的第一种满足规定的空闲区，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。由于每次分派后剩余的空间一定是最小的，在存储器中将留下许多难以运用的小空闲区。同时每次分派后必须重新排序，这也带来了一定的开销。

特点：每次分派给文献的都是最适宜该文献大小的分区。

缺点：内存中留下许多难以运用的小的空闲区。四、最坏适应算法(WorstFit)：该算法按大小递减的次序形成空闲区链，分派时直接从空闲区链的第一种空闲区中分派（不能满足需要则不分派）。很显然，如果第一种空闲分区不能满足，那么再没有空闲分区能满足需要。这种分派办法初看起来不合理，但它也有很强的直观吸引力：在大空闲区中放入程序后，剩余的空闲区经常也很大，于是还能装下一种较大的新程序。

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，在进行分派时，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局限性，但保存大的空闲区的可能性减小了，并且空闲区回收也和最佳适应算法同样复杂。

特点：给文献分派分区后剩余的空闲区不至于太小，产生碎片的几率最小，对中小型文献分派分区操作有利。

缺点：使存储器中缺少大的空闲区，对大型文献的分分辨配不利。四．测试数据及运行成果五．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，学会虚心讨教。在实验前内存管理的最佳适配算法不是很会计算，向班级同窗请教后发现即使思维上有点绕，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，永远不是那么简朴的事，当你真正学会去思考时，别人的知识才干变成你自己的东西。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，但要记住与别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.认真认真地做好实验纪录。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）#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<ctype.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//内存分派算法#defineMA_FF1#defineMA_BF2#defineMA_WF3//描述每一种空闲块的数据构造structfree_block_type{intsize;intstart_addr;structfree_block_type*next;};//每个进程分派到的内存块的描述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;//现在分派算法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();//获取顾客输入switch(choice){case'1':set_mem_size();//设立内存大小break;case'2':set_algorithm();//设立算法flag=1;break;case'3':new_process();//创立新进程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;}//紧缩解决voidfree_memory_rearrage(intmemory_reduce_size,intallocated_size){structfree_block_type*p1,*p2;structallocated_block*a1,*a2;if(memory_reduce_size!=0)//分派完尚有小块空间{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_size>pre->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;}//创立新进程，分派内存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;pid++;sprintf(ab->process_name,"PROCESS-%02d",pid);//字符串格式化ab->pid=pid;while(1){printf("Pleaseinputthememoryfor%s(0-%d):",ab->process_name,mem_size);scanf("%d",&size);if(size<=mem_size&&size>0){ab->size=size;break;}printf("Pleaseinputagain！\n");}ret=allocate_mem(ab);if((ret==1)&&(allocated_block_head==NULL))allocated_block_head=ab;elseif(ret==1){ab->next=allocated_block_head;allocated_block_head=ab;}elseif(ret==-1){printf("Allocationfail\n");free(ab);return;}printf("AllocationSuccess!\n");}//寻找已分派的内存块structallocated_block*find_process(intpid){structallocated_block*p;p=allocated_block_head;while(p){if(p->pid==pid)returnp;p=p->next;}returnp;}intfree_mem(structallocated_block*ab){intalgorithm=ma_algorithm;structfree_block_type*fbt,*pre,*work;mem_size+=ab->size;fbt=(structfree_block_type*)malloc(sizeof(structfree_block_type));if(!fbt)return-1;fbt->size=ab->size;fbt->start_addr=ab->start_addr;fbt->next=NULL;rearrange(MA_FF);pre=NULL;work=free_block;while((work!=NULL)&&(fbt->start_addr>work->start_addr)){pre=work;work=work->next;}if(!pre)//插入开始位置{if(!work){free_block=fbt;}else{fbt->next=work;free_block=fbt;if(fbt->start_addr+fbt->size==work->start_addr){fbt->next=work->next;fbt->size=fbt->size+work->size;free(work);}}}else{if(!work){pre->next=fbt;if(fbt->start_addr==pre->start_addr+pre->size){pre->next=work;pre->size=fbt->size+pre->size;free(fbt);}}else{fbt->next=work;pre->next=fbt;if((fbt->start_addr==pre->start_addr+pre->size)&&(fbt->start_addr+fbt->size==work->start_addr)){pre->next=work->next;pre->size=pre->size+fbt->size+work->size;free(fbt);free(work);}elseif(fbt->start_addr==pre->start_addr+pre->size){pre->next=work;pre->size=pre->size+fbt->size;free(fbt);}elseif(work->start_addr==fbt->start_addr+fbt->size){fbt->next=work->next;fbt->size=work->size+fbt->size;free(work);}}}rearrange(ma_algorithm);return1;}voiddispose(structallocated_block*free_ab){structallocated_block*pre,*ab;if(free_ab==allocated_block_head){allocated_block_head=free_ab->next;free(free_ab);return;}pre=allocated_block_head;ab=allocated_block_head->next;while(ab!=free_ab){pre=ab;ab=ab->next;}pre->next=ab->next;free(ab);}//终止进程，回收内存voidkill_process(){structallocated_block*ab;intpid;printf("Killprocess,inputpid=");scanf("%d",&pid);ab=find_process(pid);if(ab!=NULL){free_mem(ab); //释放ab所示的分派区dispose(ab); //释放ab数据构造节点printf("KillProcessSuccess!\n");return;}printf("KillProcessFailure!\n");}//显示现在内存的使用状况，涉及空闲区的状况和已经分派的状况voiddisplay_mem_usage(){structfree_block_type*fbt=free_block;structallocated_block*ab=allocated_block_head;/*显示空闲区*/printf("----------------------------------------------------------\n");if(fbt==NULL)printf("success!\n");else{printf("FreeMemory:\n");printf("%20s%20s\n","\tstart_addr","size");while(fbt!=NULL){printf("%20d%20d\n",fbt->start_addr,fbt->size);fbt=fbt->next;}}printf("----------------------------------------------------------\n");/*显示已分派区*/if(ab==NULL)printf("尚未开始分派!\n");else{printf("\nUsedMemory:\n");printf("%10s%20s%10s%10s\n","\tPID","ProcessName","start_addr","size");while(ab!=NULL){printf("%10d%20s%10d%10d\n",ab->pid,ab->process_name,ab->start_addr,ab->size);ab=ab->next;}}printf("----------------------------------------------------------\n");}//最佳适配算法voidrearrage_BF(){structfree_block_type*p,*p1,*p2;structfree_block_type*last_flag;p1=(structfree_block_type*)malloc(sizeof(structfree_block_type));p1->next=free_block;free_block=p1;//不变化p1,free_block指向头p1if(free_block!=NULL){for(last_flag=NULL;last_flag!=free_block;last_flag=p){for(p=p1=free_block;p1->next!=NULL&&p1->next->next!=NULL&&p1->next->next!=last_flag;p1=p1->next){if(p1->next->size>p1->next->next->size){p2=p1->next->next;p1->next->next=p2->next;//p2->next=p1->next;p1->next=p2;p=p1->next->next;}}}}p1=free_block;free_block=free_block->next;free(p1);p1=NULL;}//最差适配算法voidrearrage_WF(){structfree_block_type*p,*p1,*p2;structfree_block_type*last_flag;p1=(structfree_block_type*)malloc(sizeof(structfree_block_type));p1->next=free_block;free_block=p1;//不变化p1,free_block指向头p1if(free_block!=NULL){for(last_flag=NULL;last_flag!=free_block;last_flag=p){for(p=p1=free_block;p1->next!=NULL&&p1->next->next!=NULL&&p1->next->next!=last_flag;p1=p1->next){if(p1->next->size<p1->next->next->size){p2=p1->next->next;p1->next->next=p2->next;//p2->next=p1->next;p1->next=p2;p=p1->next->next;}}}}p1=free_block;free_block=free_block->next;free(p1);p1=NULL;}//最快适配算法voidrearrage_FF(){structfree_block_type*p,*p1,*p2;structfree_block_type*last_flag;p1=(structfree_block_type*)malloc(sizeof(structfree_block_type));p1->next=free_block;free_block=p1;//不变化p1,free_block指向头p1if(free_block!=NULL){for(last_flag=NULL;last_flag!=free_block;last_flag=p){for(p=p1=free_block;p1->next!=NULL&&p1->next->next!=NULL&&p1->next->next!=last_flag;p1=p1->next){if(p1->next->start_addr>p1->next->next->start_addr){p2=p1->next->next;p1->next->next=p2->next;p2->next=p1->next;p1->next=p2;p=p1->next->next;}}}}p1=free_block;free_block=free_block->next;free(p1);p1=NULL;}//初始化空闲块structfree_block_type*init_free_block(intmem_size){structfree_block_type*fb;fb=(structfree_block_type*)malloc(sizeof(structfree_block_type));if(fb==NULL){printf("NoMem!\n");exit(1);}fb->size=mem_size;fb->start_addr=DEFAULT_MEM_START;fb->next=NULL;returnfb;}voiddisplay_menu(){printf("\n");printf("----------------------------------------------------------\n");printf("Memorymanagementexperiment\n");printf("1-Setme