一、實驗目的

理解動態異長存儲分區資源管理，掌握所需數據結構和管理程序，了解各種存儲分配算法的優點和缺點。

二、實驗內容與設計思想

實驗內容

1.分析unix最先適應存儲分配算法，即map數據結構，存儲分配函數malloc（）和存儲釋放函數mfree（），找出與算法有關的成分；
2.修改上述與算法有關的成分，使其分別體現最佳適應分配原則和最壞適應分配原則；

設計思路

1. 數據結構設計
   定義 5 個進程（P0-P4）共享 3 類資源（R0-R2），關鍵數據結構包括：
   avail[R]：當前可用資源數
   max[P][R]：各進程對資源的最大需求
   allot[P][R]：各進程已分配的資源
   need[P][R]：各進程仍需的資源（need = max - allot）

2. 安全狀態檢查函數 isSafe()
   核心邏輯：
   計算各進程的需求矩陣 need
   初始化工作向量 work（可用資源）和完成標志 finish
   尋找可運行的進程（need <= work），模擬資源回收，更新work并標記進程完成
   若所有進程完成則系統安全，否則不安全

三、實驗代碼實現

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>typedef struct Block {int start;int size;struct Block *next;
} Block;Block *freeList;void initMemory(int size) {freeList = (Block *)malloc(sizeof(Block));freeList->start = 0;freeList->size = size;freeList->next = NULL;
}void printFreeList() {Block *current = freeList;while (current != NULL) {printf("(%d, %d)\n", current->start, current->size);current = current->next;}
}void coalesce() {Block *current = freeList;while (current != NULL && current->next != NULL) {if (current->start + current->size == current->next->start) {current->size += current->next->size;Block *temp = current->next;current->next = temp->next;free(temp);} else {current = current->next;}}
}void mfree(int start) {Block *current = freeList, *prev = NULL;while (current != NULL && current->start != start) {prev = current;current = current->next;}if (current == NULL) return;Block *newBlock = (Block *)malloc(sizeof(Block));newBlock->start = start;newBlock->size = current->size;newBlock->next = current->next;if (prev == NULL) {freeList = newBlock;} else {prev->next = newBlock;}free(current);coalesce();
}int mallocFirstFit(int size) {Block *current = freeList, *prev = NULL;while (current != NULL) {if (current->size >= size) {if (current->size == size) {if (prev == NULL) {freeList = current->next;} else {prev->next = current->next;}free(current);return current->start;} else {Block *newBlock = (Block *)malloc(sizeof(Block));newBlock->start = current->start + size;newBlock->size = current->size - size;newBlock->next = current->next;current->size = size;current->next = newBlock;return current->start;}}prev = current;current = current->next;}return -1;
}int main() {initMemory(1000);int allocated1 = mallocFirstFit(100);printf("Allocated 1: %d\n", allocated1);int allocated2 = mallocFirstFit(200);printf("Allocated 2: %d\n", allocated2);int allocated3 = mallocFirstFit(300);printf("Allocated 3: %d\n", allocated3);printFreeList();mfree(allocated1);mfree(allocated2);mfree(allocated3);printFreeList();return 0;
}

結果：

四、總結

• 遇到的問題

1. 致命語法錯誤：行頭缺失
   遇到的問題
   函數命名沖突：malloc函數是標準庫函數，在代碼中重新定義會導致沖突。
   
   編譯后提示錯誤，malloc 函數是標準庫函數，重新定義會導致沖突。mfree 函數參數類型與標準庫函數不匹配。指針轉換為整數類型時需要進行類型轉換。
   參數類型不匹配：mfree函數參數類型與標準庫函數不匹配。
   類型轉換問題：指針轉換為整數類型時需要進行類型轉換。
   
   空閑列表更新問題：程序在分配和釋放內存后，空閑列表顯示的結果是相同的，這意味著分配和釋放操作沒有正確更新空閑列表。

通過這次實驗，我對動態異長存儲分區資源管理有了更深入的理解。我不僅掌握了所需的數據結構和管理程序，還了解了各種存儲分配算法的優缺點。在今后的學習和工作中，我將更加注重基礎知識的學習和積累，提高自己的編程能力和問題解決能力。同時，我也會更加注重代碼的質量和可維護性，養成良好的編程習慣。

對于后續的實驗，我計劃對代碼進行進一步的修改和完善，實現最佳適應分配原則和最壞適應分配原則。我相信通過不斷的實踐和學習，我能夠更好地掌握操作系統的相關知識和技能。