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一、实验目的

理解动态异长存储分区资源管理，掌握所需数据结构和管理程序，了解各种存储分配算法的优点和缺点。

二、实验内容与设计思想

实验内容

1.分析unix最先适应存储分配算法，即map数据结构，存储分配函数malloc（）和存储释放函数mfree（），找出与算法有关的成分；
2.修改上述与算法有关的成分，使其分别体现最佳适应分配原则和最坏适应分配原则；

设计思路

1. 数据结构设计
   定义 5 个进程（P0-P4）共享 3 类资源（R0-R2），关键数据结构包括：
   avail[R]：当前可用资源数
   max[P][R]：各进程对资源的最大需求
   allot[P][R]：各进程已分配的资源
   need[P][R]：各进程仍需的资源（need = max - allot）

2. 安全状态检查函数 isSafe()
   核心逻辑：
   计算各进程的需求矩阵 need
   初始化工作向量 work（可用资源）和完成标志 finish
   寻找可运行的进程（need <= work），模拟资源回收，更新work并标记进程完成
   若所有进程完成则系统安全，否则不安全

三、实验代码实现

#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;
}

结果：

四、总结

• 遇到的问题

1. 致命语法错误：行头缺失
   遇到的问题
   函数命名冲突：malloc函数是标准库函数，在代码中重新定义会导致冲突。
   
   编译后提示错误，malloc 函数是标准库函数，重新定义会导致冲突。mfree 函数参数类型与标准库函数不匹配。指针转换为整数类型时需要进行类型转换。
   参数类型不匹配：mfree函数参数类型与标准库函数不匹配。
   类型转换问题：指针转换为整数类型时需要进行类型转换。
   
   空闲列表更新问题：程序在分配和释放内存后，空闲列表显示的结果是相同的，这意味着分配和释放操作没有正确更新空闲列表。

通过这次实验，我对动态异长存储分区资源管理有了更深入的理解。我不仅掌握了所需的数据结构和管理程序，还了解了各种存储分配算法的优缺点。在今后的学习和工作中，我将更加注重基础知识的学习和积累，提高自己的编程能力和问题解决能力。同时，我也会更加注重代码的质量和可维护性，养成良好的编程习惯。

对于后续的实验，我计划对代码进行进一步的修改和完善，实现最佳适应分配原则和最坏适应分配原则。我相信通过不断的实践和学习，我能够更好地掌握操作系统的相关知识和技能。