操作系统之页面置换算法（最佳置换OPT，先进先出FIFO，最近最久未使用LRU）

Posted 2021-01-22 ctrltab

最近学习操作系统时，实验要求实现常见的三种页面置换算法，博主按照书上要求试着编写，实现了案例，并记录在博客随记中，以便后续自己复习并也给需要的同学分享参考一下!水平有限，若有错，请悄悄告诉博主！博主好立即改正。

最佳置换算法（optimal replacement，OPT）是从内存中选择今后不再访问的页面或者在最长一段时间后才需要访问的页面进行淘汰。如下例子：

  1 #include <iostream>
  2 #include <stdio.h>
  3 #include <stdlib.h>
  4 #define N 12
  5 #define B 3
  6 using namespace std;
  7 
  8 int pageArr[N]={1,2,3,4,1,2,5,1,2,3,4,5};//页面走向
  9 int block[B]={0};//物理块3个，其数值是页号
 10 typedef struct FLAG {
 11     int flags[B];
 12     int counts;
 13 } FLAG;
 14 
 15 void opt(int pageArr[],int block[]);
 16 int inBlock(int which);
 17 int findFar(int next);
 18 void Replace(int index,int value);
 19 void disPlay();
 20 
 21 int main(void){
 22     cout << "begin:" <<endl;
 23     opt(pageArr,block);
 24     cout << "end!" <<endl;
 25 return 0;
 26 }
 27 
 28 void opt(int pageArr[],int block[]){
 29     int getIndex;
 30     for(int i=0;i<N;i++){
 31         if(i<3){//前3页号#短缺#进队列
 32             block[i]=pageArr[i];
 33             printf("缺页：(null)-->%d
",pageArr[i]);
 34         }
 35         else {
 36             if(i==3){
 37                 disPlay();
 38 
 39             }
 40             if(inBlock(pageArr[i])!=-1){//下一个页面if在物理块中返回index并跳过,反-1
 41                 disPlay();
 42 
 43                 continue;
 44             }
 45             getIndex=findFar(i+1);//从下一个页号，找到最远出现的页面,替换的下标
 46             if(getIndex==-1){
 47                 cout<<"error,not replace obj!"<<‘	‘;
 48             }
 49             else{
 50                 Replace(getIndex,pageArr[i]);//由下标找到上一组替换目标，用第二参数替换
 51                 disPlay();
 52 
 53             }
 54         }
 55     }
 56 return;
 57 }
 58 
 59 //替换block中的物理块
 60 void Replace(int index,int value){
 61     printf("缺页：%d--被替换为-->%d
",block[index],value);
 62     block[index]=value;
 63 return;
 64 }
 65 
 66 
 67 //找到最远出现的页面
 68 int findFar(int next){
 69     int index=-1;//error，默认返回不存在的索引
 70     FLAG myflag;
 71     myflag.flags[0]=0;
 72     myflag.flags[1]=0;
 73     myflag.flags[2]=0;
 74     myflag.counts=0;
 75     int stop = N-next;
 76     while(stop--){
 77         index=inBlock(pageArr[next++]);
 78         if(index!=-1){
 79             myflag.flags[index]=1;
 80             myflag.counts++;
 81         }
 82         else if(myflag.counts==B-1){//有2个不缺值时
 83             break;
 84         }
 85     }
 86     for(index=0;index<B;index++){
 87         if(myflag.flags[index]==0)
 88             break;
 89     }
 90 return index;
 91 }
 92 
 93 
 94 //下一个页面if在物理块中返回index,反-1
 95 int inBlock(int which){
 96     //int i=0;
 97     //while(i<B)
 98     //    if(block[i++]==which)
 99     //    return i-1;
100     for(int i=0;i<B;i++){
101         if(block[i]==which)
102             return i;
103     }
104 return -1;
105 }
106 
107 //打印一元组
108 void disPlay(){
109     int i=0;
110     while(i<B){
111         printf("%d	",block[i++]);
112     }
113     printf("
");
114 return;
115 }

上面是博主使用C++（基本是C语法）编写的代码，运行结果如下：

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

begin:
缺页：(null)-->1
缺页：(null)-->2
缺页：(null)-->3
1 2 3
缺页：3--被替换为-->4
1 2 4
1 2 4
1 2 4
缺页：4--被替换为-->5
1 2 5
1 2 5
1 2 5
缺页：1--被替换为-->3
3 2 5
缺页：3--被替换为-->4
4 2 5
4 2 5
end!

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////