九、动态存储管理
1. 边界标识法
边界标识法是在动态存储块的上下边界各设一个双向链表结点,分别称其为头部域和底部域。
通过头部域和底部域的 tag = true ,告诉相邻块自己处于被占用状态。通过块的首地址,可以找到左邻块(低址)的底部域,从而获悉左邻块是否被占用;通过块的首地址和 size = n ,可以找到右邻块(高址)的首地址,从而获悉右邻块是否被占用。当占用块被释放时,其左右邻块如果没被占用的,就要和它们合并成一个大的空闲块。
动态存储区的所有空闲块链接在一个双向链表中,被称为 “可利用空间表” ,等待被分配和使用。
可利用空间表的分配算法有首次拟合法、最佳拟合法和最差拟合法 3 种。
- 首次拟合法是从可利用空间表的第一个结点找起,将遇到的第一个够大的空闲块分配;
- 最佳拟合法是将最接近申请空间的空闲块分配;
- 最差拟合法是将最大的空闲块分配。
最佳拟合法和最差拟合法要将可利用空间表按 size 有序存储。
2. 伙伴系统
伙伴系统不是申请多大空间就分配多大空间,而是以 2 的幂次分配动态存储空间的。
当伙伴系统分配空间时,找到最小满足需要的空闲块,将其从可利用空间表中删除。如果这个空闲块的一半就足够使用,则将此空闲块分割成相等的两部分,这两部分互称为 “伙伴” 。将前半部分进行分配,后半部分插回到相应尺寸的可利用空间表中。如果前半部分还太大,则继续分隔、插回处理。
当伙伴系统回收空间时,要看其 “伙伴” 块是否为空闲块,如果是则要合并两伙伴块。伙伴系统的动态分配只设头部域,因为它的大小不是任意的。通过它的头部域信息,就可以找到其左右邻块 “伙伴” ,并可知道其左右邻块 “伙伴” 是否空闲,所以不需要设底部域。
伙伴系统在回收释放块时,也要合并它的左右邻块。和边界标识法不同的是,在回收释放块时,其左右邻块即使是空闲块,也不一定合并,还要看它们是否为伙伴。如果两相邻块是伙伴,就必须同时满足两个条件:(1)它们的块大小相等;(2)由整个可利用存储区的起点 t 到合并块之前的空间大小是这个合并块的整数倍。