C语言实现页面置换算法(FIFO、LRU)
作者：S_MIL
这篇文章主要介绍了通过C语言实现的两种页面置换算法：先进先出(FIFO)页面置换算法和最近最久未使用(LRU)页面置换算法。文中的代码具有一定的学习或工作价值，快来跟随小编学习一下吧
1.实现效果
2.实现源代码
#include<iostream>
#include<process.h>
#include<stdlib.h>
#include<ctime>
#include<conio.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
using namespace std;
#define Myprintf printf("|---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---|\n")/*表格控制*/
#define bsize 4 //物理块大小
#define psize 16 //进程大小
void chushihua();//初始化函数
void ymzh();
void yemianzhihuan ();
void changeaddr(struct Page p[], int logaddr);
void dizhizhuanhuan();
void menu();
int wang();
int yemianliu[32]={0};//全局变量数组,地址流
int p;
struct Page {
int pno;//页号
int flag;//标志位
int cno;//主存号
int modf;//修改位
int addr;//外存地址
}Page; //全局变量p是一共有多少地址流
typedef struct pagel
{
int num; /*记录页面号*/
int time; /*记录调入内存时间*/
}Pagel; /*页面逻辑结构,方便算法实现*/
Pagel b[bsize]; /*内存单元数*/
int c[bsize][psize];/*保存内存当前的状态:缓冲区*/
int queue[100];/*记录调入队列*/
int k;/*调入队列计数变量*/
int phb[bsize]={0};//物理块标号
int pro[psize]={0};//进程序列号
int flag[bsize]={0};//进程等待次数(存放最久未被使用的进程标志)*/
int i=0,j=0;//i表示进程序列号,j表示物理块号*/
int m =-1,n =-1;//物理块空闲和进程是否相同判断标志*/
int mmax=-1, maxflag=0;//标记替换物理块进程下标*/
int count =0; //统计页面缺页次数
void chushihua() //初始化函数
{
int t;
srand(time(0));//随机产生指令序列
p=12+rand()%32;
cout<<"地址流序列:";
cout<<endl;
for(i=0; i<p; i++)
{
t=1+rand()%9;
yemianliu[i]=t;//将随机产生的指令数存入页面流
}
for (i=p-1;i>=0;i--)
{
cout<<yemianliu[i]<<" ";
}
cout<<endl;
}
void ymzh()
{
chushihua();
yemianzhihuan();
}
void yemianzhihuan()
{
int a;
printf("----------------------------------\n");
printf("☆☆欢迎使用分页模拟实验系统☆☆\n");
printf("----------------------------------");
printf("☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆\n");
printf("☆☆1.进入硬件地址变换算法 ☆☆\n");
printf("☆☆------------------------☆☆\n");
printf("☆☆2.进入页面置换算法 ☆☆\n");
printf("☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆\n");
printf("请输入您的选择:");
switch(a)
{
case 1:
ymzh();
break;
case 2:
wang();
break;
default:
cout<<"输入有误,请重新输入!"<<endl;
break;
}
}
void changeaddr(struct Page p[], int logaddr){//地址变换
int j=logaddr/64;//对应的块号
int k=logaddr%64; //对应的偏移量
int flag=0;
int addr;
for(int i=0;i<8;i++)
{
if(p[i].pno==j)//找到对应的页号
{
if(p[i].flag==1)//页面标志为1
{
addr=p[i].cno*64+k;
cout<<"物理地址为:"<<addr<<endl;
cout<<"详细信息:"<<"\t页面号:"<<p[i].pno<<"\t 主存号："<<p[i].cno<<"\t偏移量:"<<k<<endl;
flag=1;
break;
}
}
}
if(flag==0)
cout<<"该页不在主存,产生缺页中断"<<endl;
}
void dizhizhuanhuan()
{
int a;
int ins;//指令逻辑地址
struct Page p[8];
p[0].pno=0;p[0].flag=1;p[0].cno=5;p[0].modf=1;p[0].addr=011;
p[1].pno=1;p[1].flag=1;p[1].cno=8;p[1].modf=1;p[1].addr=012;
p[2].pno=2;p[2].flag=1;p[2].cno=9;p[2].modf=0;p[2].addr=013;
p[3].pno=3;p[3].flag=1;p[3].cno=10;p[3].modf=0;p[3].addr=015;
p[4].pno=4;p[4].flag=0;p[4].addr=017;
p[5].pno=5;p[5].flag=0;p[5].addr=025;
p[6].pno=6;p[6].flag=0;p[6].addr=212;
p[7].pno=7;p[7].flag=0;p[7].addr=213;
printf("\t\t\t--------------------------------\n");
printf("\t\t\t☆☆欢迎使用分页模拟实验系统☆☆\n");
printf("\t\t\t---------------------------------\n");
printf("\t\t\t☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆\n");
printf("\t\t\t☆☆1.输入指令 ☆☆\n");
printf("\t\t\t☆☆------------------------☆☆\n");
printf("\t\t\t☆☆2.进入页面置换算法 ☆☆\n");
printf("\t\t\t☆☆------------------------☆☆\n");
printf("\t\t\t☆☆0.EXIT ☆☆\n");
printf("\t\t\t☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆\n");
while(a!=0)
{
cout<<endl<<"请输入您的选择:";
cin>>a;
cout<<"页号"<<"标记位"<<"外存地址"<<"主存号"<<endl;
for(int i=0;i<8;i++)
{
cout<<p[i].pno<<"\t"<<p[i].flag<<"\t"<<p[i].addr<<"\t";
if(p[i].flag)
cout<<p[i].cno;
cout<<endl;
}
switch(a)
{
case 0:printf("\t\t\t再见!\t\t\t\n"); break;
case 1:
cout<<"请输入指令的逻辑地址:";
cin>>ins;
changeaddr(p, ins);break;
case 2: system("CLS"); a=wang();break;
default:cout<<"输入有误,请重新输入!"<<endl;break;
}
}
}
void menu()
{
int a;
printf("\t\t\t--------------------------------\n");
printf("\t\t\t☆☆欢迎使用分页模拟实验系统☆☆\n");
printf("\t\t\t---------------------------------\n");
printf("\t\t\t☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆\n");
printf("\t\t\t☆☆1.输入指令 ☆☆\n");
printf("\t\t\t☆☆------------------------☆☆\n");
printf("\t\t\t☆☆2.进入页面置换算法 ☆☆\n");
printf("\t\t\t☆☆------------------------☆☆\n");
printf("\t\t\t☆☆0.EXIT ☆☆\n");
printf("\t\t\t☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆\n");
printf("请选择所要执行的操作:");
scanf("%d",&a);
switch(a)
{
case 0: printf("\t\t\t-再见!-\t\t\t\n");break;
case 1: dizhizhuanhuan (); break;
case 2: wang (); break;
default:cout<<"输入有误,请重新输入!"<<endl;break;
}
}
int main()
{
menu();
}
//****************随机产生序列号函数
int* build()
{
printf("随机产生一个进程序列号为:\n");
int i=0;
for(i=0; i<psize; i++)
{
pro[i]=10*rand()/(RAND_MAX+1)+1;
printf("%d ", pro[i]);
}
printf("\n");
return(pro);
}
//***************************************查找空闲物理块
int searchpb()
{
for (j=0;j<bsize; j++)
{
if(phb[j] == 0)
{
m=j;
return m;
break;
}
}
return -1;
}
//************************************查找相同进程
int searchpro()
{
for(j=0;j< bsize;j++)
{
if(phb[j] =pro[i])
{
n=j;
return j;
}
}
return -1;
}
//*************************初始化内存
void empty()
{
for(i=0;i<bsize;i++)
phb[i]=0;
count=0; //计数器置零
} //******先进先出页面置换算法
void FIFO()
{
for( i=0; i<psize; i++)
{
// m=searchpb();
// n=searchpro();
//找到第一个空闲的物理快
for(j=0;j<bsize;j++) {
if(phb[j] == 0){
m=j;
break;
}
}
//找与进程相同的标号
for(j=0;j<bsize;j++) {
if(phb[j] == pro[i]){
n=j;
}
}
//找flag值最大的
for(j=0;j<bsize;j++)
{
if(flag[j]>maxflag)
{
maxflag = flag[j];
mmax = j;
}
}
if(n == -1)//不存在相同进程
{
if(m != -1)//存在空闲物理块
{
phb[m]=pro[i];//进程号填入该空闲物理块
// count++;
flag[m]=0;
for (j=0;j<=m; j++)
{
flag[j]++;
}
m=-1;
}
else//不存在空闲物理块
{
phb[mmax] =pro[i];
flag[mmax] =0;
for (j=0;j<bsize;j++)
{
flag[j]++;
}
mmax = -1;
maxflag = 0;
count++;
}
}
else//存在相同的进程
{
phb[n] = pro[i];
for(j=0;j<bsize;j++)
{
flag[j]++;
}
n=-1;
}
for(j=0;j < bsize;j++)
{
printf("%d ", phb[j]);
}
printf("\n");
}
printf("缺页次数为:%d\n",count);
printf("缺页率 :%16. 6f",(float)count/psize);
printf("\n");
}
/*初始化内存单元、缓冲区*/
void Init(Pagel *b,int c[bsize][psize])
{
int i,j;
for (i=0;i<psize;i++)
{
b[i].num=-1;
b[i].time=psize-i-1;
}
for(i=0;i<bsize;i++)
for(j=0;j<psize;j++)
c[i][j]=-1;
}
/*取得在内存中停留最久的页面,默认状态下为最早调入的页面*/
int GetMax(Pagel *b)
{
int i;
int max=-1;
int tag=0;
for(i=0;i<bsize;i++)
{
if(b[i].time>max)
{
max=b[i].time;
tag= i;
}
}
return tag;
}
/*判断页面是否已在内存中*/
int Equation(int fold, Pagel *b)
{
int i;
for(i=0;i<bsize;i++)
{
if(fold==b[i]. num)
return i;
}
return -1;
}
/*LRU核心部分*/
void Lruu(int fold, Pagel *b)
{
int i;
int val;
val=Equation(fold, b);
if (val>=0)
{
b[val].time=0;
for(i=0;i<bsize;i++)
if (i!=val)
b[i].time++;
}
else
{
queue[++k]=fold;/*记录调入页面*/
val=GetMax(b);
b[val].num=fold;
b[val].time=0;
for (i=0;i<bsize;i++){
// URLcount++;
if (i!=val)
b[i].time++;
}
}
}
void LRU()
{
int i,j;
k=0;
Init(b, c);
for(i=0; i<psize; i++)
{
Lruu(pro[i],b);
c[0][i]=pro[i];
/*记录当前的内存单元中的页面*/
for(j=0;j<bsize;j++)
c[j][i]=b[j].num;
}
/*结果输出*/
printf("内存状态为:\n");
Myprintf;
for(j=0;j<psize;j++)
printf("|%2d", pro[j]);
printf("|\n");
Myprintf;
for(i=0;i<bsize;i++)
{
for(j=0; j<psize; j++)
{
if(c[i][j]==-1)
printf("|%2c",32);
else
printf("|%2d",c[i][j]);
}
printf("|\n");
}
Myprintf;
// printf("\n调入队列为:");
// for(i=0;i<k;i++)
// printf("%3d", queue[i]);
printf("\n缺页次数为:%6d\n 缺页率 :%16. 6f", k+1,(float)(k+1)/psize);
}
//********主函数
int wang()
{
int sel;
do{
printf("\t\t\t--------------------------------\n");
printf("\t\t\t☆☆欢迎使用分页模拟实验系统☆☆\n");
printf("\t\t\t---------------------------------\n");
printf("\t\t\t☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆\n");
printf("\t\t\t☆☆ 虚拟内存 ☆☆\n");
printf("\t\t\t☆☆------------------------☆☆\n");
printf("\t\t\t☆☆1.产生随机序列 ☆☆\n");
printf("\t\t\t☆☆------------------------☆☆\n");
printf("\t\t\t☆☆2.最近最久未使用 ☆☆\n");
printf("\t\t\t☆☆------------------------☆☆\n");
printf("\t\t\t☆☆3.先进先出 ☆☆\n");
printf("\t\t\t☆☆------------------------☆☆\n");
printf("\t\t\t☆☆0.退出 ☆☆\n");
printf("\t\t\t☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆\n");
printf("请选择所要执行的操作:");
scanf("%d",&sel);
switch(sel)
{
case 0: printf("\t\t\t再见!t\t\t\n"); break;
case 1: build(); break;
case 2: printf("最近最久未使用\n"); LRU();empty(); printf("\n");break;
case 3: printf("先进先出算法\n"); FIFO();empty();printf("\n");break;
default:printf("请输入正确的选项号!");printf("\n\n");break;
}
}while(sel !=0 );
return sel;
}
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