内存分配与跟踪

浅浅的花香味﹌ 2022-02-03 02:37 280阅读 0赞

### 需求分析 ###

编写一个程序，包括两个线程，一个线程用于模拟内存分配活动，另一个用于跟踪第一个线程的内存行为，要求两个线程之间通过信号量实现同步，模拟内存活动的线程可以从一个文件中读出要进行的内存操作。每个内存操作包含如下内容：

**时间**：每个操作等待时间；

**块数**：分配内存的粒度；

**操作**：包括保留一个区域、提交一个区域、释放一个区域、回收一个区域、加锁与解锁一个区域。可将它们的编号放置于一个文件中。

保留是指保留进程的虚地址空间，而不分配物理地址空间；

提交是指在内存中分配物理地址空间；

回收是指释放物理地址空间，而保留进程的虚地址空间；

释放是指将进程的物理地址与虚拟地址空间全部释放；

**大小**：块的大小；

**访问权限**：共五种PAGE\_READONLY, PAGE\_READWRIYE, PAGE\_EXEXUTE, PAGE\_EXEXUTE \_READ, PAGE\_EXEXUTE \_READWRIYE.

### 设计思想 ###

1.创建内存分配进程和内存跟踪进程。

内存分配进程接收用户输入的进程的开始时间、操作和访问权限， 并为其分配内存，虚拟地址和物理地址。

内存跟踪进程则负责输出进程的所有内存行为和信息。

2.创建两个信号量分别标志内存分配和跟踪。

内存分配信号量为1，则分配内存，进而使内存跟踪信号量为1来输出内存信息。内存分配信号量初始为1，内存跟踪信号量为0。

### 代码实现 ###

#include <windows.h>
    #include <bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    
    const int maxn=10;
    string option[5]= {"PAGE_READONLY","PAGE_READWRIYE","PAGE_EXEXUTE","PAGE_EXEXUTE _READ","PAGE_EXEXUTE _READWRIYE"};
    string operation[5]= {"保留","提交","释放","回收","加锁"};
    struct node
    {
    
        string starttime;
        int div;
        int opitionindex;
        int size;
        int limit;
        int vitual_location=-1;
        int physcial_site=-1;
    } process[maxn];
    
    int n;
    
    HANDLE allo,trac;
    
    DWORD Tracker(LPDWORD lpdwparm)//跟踪线程的内存行为，并输出必要信息
    {
    
        for(int i=0; i<n; i++)
        {
            WaitForSingleObject(trac,INFINITE);//等待allocator一次内存分配活动结束
            Sleep(1000);
            cout<<"--------------------"<<endl;
            cout<<"进程块数："<<process[i].div<<endl;
            cout<<"内存大小："<<process[i].size<<endl;
            if(process[i].vitual_location==-1)
                cout<<"虚拟地址:已被回收"<<endl;
            else if(process[i].vitual_location==-2)
                cout<<"虚拟地址：已加锁"<<endl;
            else
                cout<<"虚拟地址:"<<process[i].vitual_location<<endl;
            if(process[i].physcial_site==0)
                cout<<"物理地址：尚未分配"<<endl;
            else if(process[i].physcial_site==-1)
                cout<<"物理地址:已被回收"<<endl;
            else if(process[i].physcial_site==-2)
                cout<<"物理地址:已加锁"<<endl;
            else
                cout<<"物理地址："<<process[i].physcial_site<<endl;
            cout<<"权限："<<option[process[i].limit]<<endl;
            cout<<endl;
            ReleaseSemaphore(allo,1,NULL);
        }
        ReleaseSemaphore(allo,1,NULL);
        return 0;
    }
    
    void Allocator()//模拟内存分配活动的线程
    {
    
        for(int i=0; i<n; i++)
        {
            WaitForSingleObject(allo,INFINITE);//等待tracker打印结束的信号量
            cout<<i+1<<endl<<"操作："<<operation[process[i].limit]<<"   "<<"开始时间:"<<setiosflags(ios::fixed)<<setprecision(2)<<process[i].starttime<<endl;
            process[i].div=rand()%10+1;
            process[i].size=rand()%65536;
            process[i].vitual_location=i*1024+rand()%64+1;
            if(process[i].opitionindex==0)
                ;
            else if(process[i].opitionindex==1)
                process[i].physcial_site=i;
            else if(process[i].opitionindex==2)
                process[i].vitual_location=-1;
            else if(process[i].opitionindex==3)
                process[i].physcial_site=-1;
            else
                process[i].physcial_site=process[i].vitual_location=-2;
            ReleaseSemaphore(trac,1,NULL);
            Sleep(1000);
        }
        ReleaseSemaphore(trac,1,NULL);
    }
    
    int main()
    {
    
        cout<<"请输入要模拟的进程数量"<<endl;
        cin>>n;
        cout<<"操作代号"<<endl<<"0--保留 1--提交  2--释放  3--回收  4--加锁"<<endl;
        cout<<"权限代号"<<endl<<"0--PAGE_READONLY  1--PAGE_READWRIYE  2--PAGE_EXEXUTE  3--PAGE_EXEXUTE _READ  4--PAGE_EXEXUTE _READWRIYE"<<endl;
        cout<<"----------------------------------------------------------------------------------------------------------"<<endl;
        for(int i=0; i<n; i++)
        {
            cout<<"请输入第"<<i+1<<"个进程的开始时间、进行的操作和访问权限编号"<<endl;
            cin>>process[i].starttime>>process[i].opitionindex>>process[i].limit;
        }
        DWORD   dwThread;
        HANDLE   handle[2];
        handle[0]=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)Tracker,NULL,0,&dwThread);
        handle[1]=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)Allocator,NULL,0,&dwThread);
        allo=CreateSemaphore(NULL,1,1,"");
        trac=CreateSemaphore(NULL,0,1,"");
        WaitForMultipleObjects(2,handle,TRUE,INFINITE); //一参句柄数量，二参句柄数组，三参True，表示除非对象都发出信号，否则就一直等待下去；FALSE，表示任何对象发出信号即可
        return   0;                                     //指定要等候的毫秒数。如设为零，表示立即返回。如指定常数INFINITE，则可根据实际情况无限等待下去
    }

### 运行实例 ###

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