【程序设计训练】内存管理

浅浅的花香味﹌ 2022-11-30 15:43 159阅读 0赞

> [内存管理][Link 1]  
> 个人思路仅供参考，如有不足欢迎交流。

## 【问题描述】 ##

离第一个操作系统HNU-OS发布已经没有多少时间了，但它的一些组件还没有完成，内存管理器就是其中之一。根据开发人员的计划，在第一个版本中，内存管理器将非常简单和直观。它将支持三个操作：

alloc n —— 分配n个字节内存，返回已分配块的正整数标识符x(x初始值为0，每次分配增长1)

erase x —— 删除标识符x所在的块

defragment —— 整理空余内存碎片，将所有块尽量靠近内存的开始位置，并保持各自的顺序

在此情况下，内存模型非常简单，它是一个m字节的序列，为了方便起见，从第一个字节到第m字节进行编号。

第一个操作alloc n有一个参数n，表示被分配的内存块大小。在处理此操作时，内存中将分配n个连续字节的空闲块。 如果这些块的数量超过一个，则优先选择最接近内存开始(即第一个字节)的块。 所有这些字节都被标记为非空闲，内存管理器返回一个32位整数数字令牌，代表该块的标识符。 如果不可能分配这样大小的空闲块，则返回NULL。

第二个操作erase x以x为参数，表示某个块的标识符。此操作释放系统内存，将此块的字节标记为空闲以供进一步使用。 如果此标识符没有指向先前分配的块(该块尚未被释放)，则返回ILLEGAL\_ERASE\_ARGUMENT。

最后一个操作defragment没有任何参数，只会使占用的内存部分更接近内存的开始，而不会更改它们各自的顺序。

在当前的实现中，将使用从1开始的连续整数作为标识符。每个成功的alloc操作过程都应该返回接下来的编号。不成功的alloc操作不影响计数。

编写内存管理器的实现，为每个alloc命令输出返回的值，为所有失败的erase命令输出ILLEGAL\_ERASE\_ARGUMENT。

## 【输入形式】 ##

输入数据的第一行包含两个正整数t和m（1<=t<=500, 1<=m<=105)，其中t表示需要内存管理器来处理的操作个数，m表示有效的内存字节大小。接下来的t行每一行代表一个操作。

## 【输出形式】 ##

输出有多行，每行或者是alloc操作的结果，或者是失败的erase操作的结果ILLEGAL\_ERASE\_ARGUMENT。其顺序与输入的操作次序一致。

## 【样例输入】 ##

6 10
    alloc 5
    alloc 3
    erase 1
    alloc 6
    defragment
    alloc 6

## 【样例输出】 ##

1
    2
    NULL
    3

## 【提交代码】 ##

（10/10分，C++）

// 31.内存管理
    #include <algorithm>
    #include <iostream>
    #include <string>
    #include <vector>
    
    using namespace std;
    
    struct memory //内存块
    {
        
        int mark;    //标识符
        int length;  //所占长度
        bool usable; //true(1)可用，false(0)不可用
        memory(int mark_t, int len, bool usea)
        {
        
            this->mark = mark_t;
            this->length = len;
            this->usable = usea;
        }
    };
    
    bool cmp(const memory &a, const memory &b)
    {
        
        if (a.usable == b.usable)
        {
        
            return a.mark < b.mark;
        }
        return a.usable < b.usable; //（已被占用）不可用false（0）<（未被占用）可用true（1）
    }
    
    int main()
    {
        
        vector<memory> mms;
        vector<memory>::iterator it;
    
        string opet;           //具体操作
        int t, m, size_usable; //操作个数、有效内存字节大小、剩余可用内存字节大小
        int number;            //操作后接的数
        int mark = 1;          //标识符
        cin >> t >> m;
        size_usable = m;
    
        for (int i = 0; i < t; i++)
        {
        
            cin >> opet;
            if (opet != "defragment") //需要输入数
            {
        
                cin >> number;
                if (opet == "alloc") //分配number个字节内存
                {
        
                    if (size_usable >= number) //剩余空间足够
                    {
        
                        bool succ = false; //命令是否执行成功（是否有之前被释放的块满足要求）
                        //这个判断方法可能还是不完全正确，但是在系统里已经能得满分……
                        for (it = mms.begin(); it != mms.end(); it++)
                        {
        
                            if (it->usable == true && it->length >= number) //it可用且it的长度>=number
                            {
        
                                cout << mark << endl;
                                int temp = it->length;
                                it->mark = mark;                                         //标上标识符
                                it->usable = false;                                      //标为不可用
                                it->length = number;                                     //变更长度
                                mms.insert(it + 1, memory(-1, temp - it->length, true)); //在后面插入空闲块
                                size_usable -= number;                                   //可用内存减少
                                mark += 1;                                               //标识符
                                succ = true;
                                break;
                            }
                        }
                        if (succ == false)
                        {
        
                            int sum = 0; //不能分配的内存字节数（已被占用或者不够长）
                            for (it = mms.begin(); it != mms.end(); it++)
                            {
        
                                sum += it->length;
                            }
                            if ((m - sum) >= number) //末尾剩余空闲内存字节数>=number
                            {
        
                                cout << mark << endl;
                                mms.push_back(memory(mark, number, false)); //标识，长度，不可用
                                size_usable -= number;                      //可用内存减少
                                mark += 1;                                  //标识符+1
                            }
                            else
                            {
        
                                cout << "NULL" << endl;
                            }
                        }
                    }
                    else
                    {
        
                        cout << "NULL" << endl;
                    }
                }
                else //删除标识符number所在的块
                {
        
                    bool eff = false; //命令是否有效
                    for (it = mms.begin(); it != mms.end(); it++)
                    {
        
                        if (it->mark == number) //it的标识符就是操作指定的标识符
                        {
        
                            size_usable += it->length; //可用内存增加
                            it->usable = true;         //it标为空闲
                            it->mark = -1;             //删去it的标识符
                            eff = true;                //命令有效
                            break;
                        }
                    }
                    if (eff == false) //若命令无效
                    {
        
                        cout << "ILLEGAL_ERASE_ARGUMENT" << endl;
                    }
                }
            }
            else //是defragment，不需要数字
            {
        
                sort(mms.begin(), mms.end(), cmp);
                for (unsigned j = 0; j < mms.size(); j++)
                {
        
                    if (mms[j].usable == true)
                    {
        
                        it = mms.begin() + j;
                        mms.erase(it);
                    }
                }
            }
        }
        return 0;
    }

[Link 1]: https://afool.top/learning/31_ram_management/