第07章动态内存分配与数据结构
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实验报告实验课程名称:动态内存分配算法年12月1日实验报告一、实验内容与要求动态分区分配又称为可变分区分配,它是根据进程的实际需要,动态地为之分配内存空间。
在实验中运用了三种基于顺序搜索的动态分区分配算法,分别是1.首次适应算法2.循环首次适应算法3.最佳适应法3.最坏适应法分配主存空间。
二、需求分析本次实验通过C语言进行编程并调试、运行,显示出动态分区的分配方式,直观的展示了首次适应算法循环首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法对内存的释放和回收方式之间的区别。
首次适应算法要求空闲分区链以地址递增的次序链接,在分配内存时,从链首开始顺序查找,直至找到一个大小能满足要求的空闲分区为止,然后在按照作业的大小,从该分区中划出一块内存空间,分配给请求者,余下的空余分区仍留在空链中。
优点:优先利用内存中低址部分的空闲分区,从而保留了高址部分的大空闲区,为以后到达的大作业分配大的内存空间创造了条件。
缺点:低址部分不断被划分,会留下许多难以利用的、很小的空闲分区即碎片。
而每次查找又都是从低址部分开始的,这无疑又会增加查找可用空闲分区时的开循环首次适应算法在为进程分配内存空间时,不是每次都从链首开始查找,而是从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找,直到找到一个能满足要求的空闲分区。
优点:该算法能使内存中的空闲分区分布得更均匀,从而减少了查找空闲分区时的开销。
最佳适应算法该算法总是把能满足要求、又是最小的空闲分区分配给作业,避免大材小用,该算法要求将所有的空闲分区按其容量以从小到大的顺序形成一空闲分区链。
缺点:每次分配后所切割下来的剩余部分总是最小的,这样,在存储器中会留下许多难以利用的碎片。
最坏适应算法最坏适应算法选择空闲分区的策略正好与最佳适应算法相反:它在扫描整个空闲分区或链表时,总会挑选一个最大的空闲区,从中切割一部分存储空间给作业使用。
该算法要求,将所有的空闲分区,按其容量以大到小的顺序形成一空闲分区链。
数据结构动态存储管理动态存储管理是计算机科学中一个重要的主题,它涉及到了如何有效地管理计算机内存的分配和释放。
在计算机程序中,为了存储数据和指令,计算机需要使用内存。
内存是计算机中最宝贵的资源之一,因此有效地管理内存是非常重要的。
本文将介绍几种常见的动态存储管理方法,包括分区分配、固定分区分配、动态分区分配和虚拟内存管理等。
首先,我们来介绍分区分配方法。
这种方法将内存划分为若干个固定大小的区域,每个区域只能分配给一个进程使用。
这种方法简单直接,但是会造成内存空间的浪费。
例如,一个进程可能只需要很小的内存空间,但是由于分区大小固定,它可能被分配一个较大的分区,导致其他进程无法得到足够的内存。
因此,分区分配方法适用于较小型的系统,对于大型系统来说不太适用。
接下来是固定分区分配方法。
这种方法将内存划分为若干个固定大小的区域,每个区域只能分配给一个进程使用。
不同于分区分配方法,固定分区分配方法中的分区大小可以根据不同的进程需求来设置。
这样可以减少内存空间的浪费,但是仍然存在固定分区大小可能不适应所有进程需求的问题。
然后是动态分区分配方法。
这种方法将内存划分为若干个不同大小的区域,每个区域可以根据需要分配给不同的进程使用。
与固定分区分配方法不同,动态分区分配方法中的分区大小可以根据进程需求动态调整。
当一个进程请求内存时,动态分区分配方法会根据可用内存的大小选择一个合适的分区来分配给该进程。
这样可以提高内存利用率,减少内存空间的浪费。
最后是虚拟内存管理方法。
虚拟内存是一种将物理内存和磁盘空间结合起来使用的技术。
虚拟内存管理方法将内存划分为若干个固定大小的页面或帧,并将磁盘空间划分为若干个固定大小的页面或块。
当一个进程请求内存时,虚拟内存管理方法会将页面从磁盘加载到内存中,并将多余的页面移出内存,存放在磁盘空间中。
这样可以实现多个进程共享物理内存,并且可以使得进程能够访问比物理内存更大的地址空间。
虚拟内存管理方法虽然复杂,但是可以提高内存利用率和系统的性能。
C程序设计(第2版)第七章习题解答第七章动态内存分配习题一、基本概念与基础知识自测题7.1 填空题7.1.1 C/C++定义了4个内存区间:(1)、(2)、(3)和(4)。
答案:(1)代码区,存放程序代码;(2)全局变量与静态变量区,存放全局变量或对象(包括静态);(3)局部变量区即栈(stack)区,存放局部变量;(4)自由存储区(free store),即动态存储区或堆(heap)区。
7.1.2 静态定义的变量和对象用标识符命名,称为(1);而动态建立的称为(2),动态建立对象的初始化是通过(3)实现(4)。
答案:(1)命名对象(2)无名对象(3)初始化式(initializer)(4)显式初始化7.1.3 在用new运算符建立一个三维数组15*30*10时,使用了(1)个下标运算符,对应的用delete运算符注销这个三维数组时使用了(2)个下标运算符。
new返回的指针是指向(3)的指针。
答案:(1)3个(2)1个(3)30行10列的2位数组7.1.4 当动态分配失败,系统采用(1)来表示发生了异常。
如果new返回的指针丢失,则所分配的自由存储区空间无法收回,称为(2)。
这部分空间必须在(3)才能找回,这是因为无名对象的生命期(4)。
答案:(1)返回一个空指针(NULL)(2)内存泄漏(3)重新启动计算机后(4)并不依赖于建立它的作用域7.1.5 按语义的默认复制构造函数和默认复制赋值操作符实现的复制称为(1),假设类对象obj中有一个数据成员为指针,并为这个指针动态分配一个堆对象,如用obj1按成员语义拷贝了一个对象obj2,则obj2对应指针指向(2)。
答案:(1)浅拷贝(2)同一个堆对象7.1.6 单链表的结点包含两个域:(1)和(2)。
使用链表的最大的优点是(3),即使是动态数组也做不到这一点。
答案:(1)数据域(2)指针域(3)用多少空间,开多少空间7.1.7 进入单链表必须通过单链表的(1),如果它丢失则(2),内存也(3),在单链表中进行的查找只能是(4)。
动态内存分配掌握动态内存分配的原理和使用方法动态内存分配是指在程序运行时,根据需要动态地分配内存空间。
相比于静态内存分配,动态内存分配具有灵活性和效率方面的优势。
在程序设计中,正确地掌握动态内存分配的原理和使用方法是非常重要的。
本文将探讨动态内存分配的原理和使用方法,以帮助读者更好地理解并应用于实际开发中。
一、动态内存分配的原理在进行动态内存分配之前,我们首先需要了解几个重要的概念:1. 堆:在程序运行时,动态内存的分配是通过堆来实现的。
堆是一块较大的内存区域,用于存储动态分配的内存。
2. 指针:在动态内存分配过程中,我们通过指针来访问和管理分配的内存。
指针是一个变量,其值是一个地址,指向内存中的某个位置。
3. free store:是动态内存分配的另一种说法,用于表示程序运行时可以动态分配的内存空间。
动态内存分配的原理如下:1. 分配内存:通过调用相关的函数(如malloc、new等),向操作系统申请一块指定大小的内存空间。
2. 绑定指针:将申请到的内存空间的地址与一个指针绑定,以便后续使用。
3. 使用内存:通过指针对动态分配的内存空间进行读取和写入操作。
4. 释放内存:在使用完动态分配的内存后,需要手动释放内存,以便其他程序可以继续使用该内存。
以上就是动态内存分配的基本原理,了解这些原理对于正确和高效地使用动态内存非常重要。
二、动态内存分配的使用方法下面将介绍几种常见的动态内存分配的使用方法,以帮助读者更好地掌握动态内存的使用。
1. 使用malloc/free函数malloc和free是C语言中常用的动态内存分配函数。
malloc函数用于分配一块指定大小的内存空间,free函数用于释放之前分配的内存空间。
示例代码如下:```c#include <stdlib.h>int main(){int* p = (int*)malloc(sizeof(int)); // 分配4个字节大小的内存空间if(p != NULL){*p = 10; // 对动态分配的内存进行写入操作printf("%d\n", *p); // 读取动态分配的内存free(p); // 释放内存空间}return 0;}```2. 使用new/delete运算符在C++中,可以使用new和delete运算符来进行动态内存分配和释放操作。
C语言的内存管理及动态内存分配C语言作为一门广泛应用的编程语言,其内存管理是程序设计中不可忽视的重要方面。
在C语言中,内存的分配和释放是程序员的责任,因此掌握内存管理技术对于编写高效且安全的程序至关重要。
本文将介绍C语言中的内存管理及动态内存分配的相关知识。
一、静态内存分配在C语言中,静态内存分配是指在程序编译时为变量分配固定大小的内存空间。
这些变量的生命周期与程序的运行时间相同,其内存空间在程序启动时分配,在程序结束时释放。
静态内存分配主要用于全局变量和静态局部变量的存储。
全局变量是在函数外部定义的变量,其作用域为整个程序。
全局变量在程序启动时分配内存,在程序结束时释放。
静态局部变量是在函数内部定义的变量,但其生命周期与程序的运行时间相同。
静态局部变量在函数第一次被调用时分配内存,在程序结束时释放。
静态内存分配的优点是简单高效,但其缺点是内存空间固定,无法根据程序运行时的需要进行动态调整。
二、堆和栈除了静态内存分配外,C语言还提供了堆和栈两种动态内存分配方式。
堆是一块较大的内存区域,用于动态分配内存。
程序员可以通过调用malloc函数在堆上分配一块指定大小的内存空间。
堆上分配的内存空间在程序员显式调用free函数释放之前,将一直存在。
栈是一种自动分配和释放内存的机制。
在函数调用时,函数的参数和局部变量会被分配到栈上。
栈上分配的内存空间在函数返回时自动释放,无需程序员显式调用。
堆和栈的区别在于内存的分配方式和生命周期。
堆上分配的内存由程序员手动管理,需要显式地调用free函数进行释放。
而栈上分配的内存由编译器自动管理,无需程序员干预。
三、动态内存分配动态内存分配是指根据程序运行时的需要,动态地分配和释放内存空间。
C语言提供了malloc、calloc和realloc等函数来实现动态内存分配。
malloc函数用于分配指定大小的内存空间,并返回指向该内存空间的指针。
如果分配成功,malloc函数返回一个非空指针;否则,返回空指针。
结构体的使⽤和动态内存的分配及释放结构体什么是结构体?结构体是⽤户根据实际需要⾃⼰定义的复合数据类型。
结构体的出现是为了表⽰⼀些复杂的数据,⽽普通的数据类型⽆法满⾜要求。
结构体的定义:struct Student //struct Student为⼀个复合数据类型,结构体名字为Student,含有三个成员sno,name,age{int sno;char name[20];int age;};//分号不能省实例说明1:#include<stdio.h>#include<string.h>struct Student{int sno;char name[20];int age;};//分号不能省int main(){struct Student st,*pst;pst=&st;/*第⼀种⽅式:结构体变量.成员*/st.sno=99;strcpy(,"李四");//这⾥的strcpy(,"李四")是string类型的赋值st.age=21;printf("%d,%s,%d\n",st.sno,,st.age);/*第⼆种⽅式:pst指向结构体变量中的sno成员,推荐使⽤*/pst->sno=100;//pst->sno等价于(*pst).snostrcpy(pst->name,"王五");pst->age=30;printf("%d,%s,%d\n",pst->sno,pst->name,pst->age);return 0;}实例说明2(通过指针传参(在普通变量的数据类型⼤于4个字节时)可以节省内存和时间,还可以修改成员变量的值):#include<stdio.h>#include<string.h>struct Student{int sno;char name[20];int age;};void input(struct Student *pst);//前置声明void output(struct Student *pst);int main(){struct Student st;//定义结构体变量st,同时为st分配内存(此时st占28个字节)input(&st);output(&st);return 0;}void output(struct Student *pst)//完成输出{printf("%d %s %d\n",pst->sno,pst->name,pst->age);}void input(struct Student *pst)//完成输⼊{(*pst).sno=100;strcpy(pst->name,"张三");pst->age=21;}注意:1.结构体在定义时并没有分配内存(它只是⼀个模型),⽽是在定义结构体变量时分配内存。
动态分区分配方式使用的数据结构和分配算法一、引言动态分区分配是操作系统中常用的内存管理方式之一,它的主要目的是为了有效地利用计算机内存资源。
在动态分区分配中,操作系统会将可用内存空间划分为多个大小不同的连续空间,然后按照进程请求的大小来进行动态地分配和释放。
这种方式可以避免内存浪费,提高内存利用率,同时也能够保证进程访问内存时的安全性和稳定性。
二、数据结构在动态分区分配中,需要使用两个重要的数据结构:空闲块链表和已占用块链表。
1. 空闲块链表空闲块链表是指所有未被占用的内存块组成的链表。
每个节点表示一个可用块,并包含以下信息:- 块大小:表示该节点对应空闲块的大小。
- 起始地址:表示该节点对应空闲块在内存中的起始地址。
- 链接指针:指向下一个可用块节点。
2. 已占用块链表已占用块链表是指所有被进程占用的内存块组成的链表。
每个节点表示一个已占用块,并包含以下信息:- 块大小:表示该节点对应已占用块的大小。
- 进程ID:表示该节点对应已占用块所属的进程ID。
- 起始地址:表示该节点对应已占用块在内存中的起始地址。
- 链接指针:指向下一个已占用块节点。
三、分配算法动态分区分配中常用的算法有“首次适应算法”、“最佳适应算法”、“最差适应算法”等。
1. 首次适应算法首次适应算法是指从空闲块链表头开始,依次查找第一个能够满足请求大小的空闲块,并将其分配给进程。
这种方式可以快速地找到满足条件的空闲块,但可能会留下一些无法利用的小碎片。
2. 最佳适应算法最佳适应算法是指从所有可用空闲块中选择大小最合适的空闲块进行分配。
这种方式可以尽可能地利用内存资源,但需要遍历所有可用空闲块,效率较低。
3. 最差适应算法最差适应算法是指从所有可用空闲块中选择大小最大的空闲块进行分配。
这种方式可以尽可能地避免留下碎片,但也可能导致大量内存浪费。
四、动态分区分配的优缺点动态分区分配方式具有以下优点:- 可以动态地分配和释放内存,避免了内存浪费。