// algo8-1.cpp 邊界標識法。實現算法8.1的程序
 #include"c1.h"
 #include"c8-1.h"
 #define MAX 1000 // 可利用空間的大小(以WORD的字節數為單位)
 #define e 10 // 塊的最小尺寸-1(以WORD的字節數為單位)

 Space AllocBoundTag(Space &pav,int n) // 算法8.1(首次擬合法)
 { // 若有不小于n的空閑塊,則分配相應的存儲塊,并返回其首地址;否則返回NULL
   // 若分配后可利用空間表不空，則pav指向表中剛分配過的結點的后繼結點
   Space p,f;
   for(p=pav;p&&p->size<n&&p->rlink!=pav;p=p->rlink); // 查找不小于n的空閑塊
   if(!p||p->size<n) // 找不到，返回空指針
     return NULL;
   else // p指向找到的空閑塊
   {
     f=FootLoc(p); // 指向底部
     pav=p->rlink; // pav指向*p結點的后繼結點
     if(p->size-n<=e) // 整塊分配，不保留<=e的剩余量
     {
       if(pav==p) // 可利用空間表變為空表
         pav=NULL;
       else // 在表中刪除分配的結點
       {
         pav->llink=p->llink;
         p->llink->rlink=pav;
       }
       p->tag=f->tag=1; // 修改分配結點的頭部和底部標志
     }
     else // 分配該塊的后n個字(高地址部分)
     {
       f->tag=1; // 修改分配塊的底部標志
       p->size-=n; // 置剩余塊大小
       f=FootLoc(p); // 指向剩余塊底部
       f->tag=0; // 設置剩余塊底部
       f->uplink=p;
       p=f+1; // 指向分配塊頭部
       p->tag=1; // 設置分配塊頭部
       p->size=n;
     }
     return p; // 返回分配塊首地址
   }
 }

 void Reclaim(Space &pav,Space &p)
 { // 邊界標識法的回收算法
   Space s=(p-1)->uplink,t=p+p->size; // s、t分別指向釋放塊的左、右鄰塊(空閑時)的首地址
   int l=(p-1)->tag,r=(p+p->size)->tag; // l、r分別指示釋放塊的左、右鄰塊是否空閑
   if(!pav) // 可利用空間表空
   { // 將釋放塊加入到pav所指的可利用空間表中
     pav=p->llink=p->rlink=p; // 頭部域的兩個指針及pav均指向釋放塊
     p->tag=0; // 修改頭部域塊標志為空閑
     (FootLoc(p))->uplink=p; // 修改尾部域
     (FootLoc(p))->tag=0;
   }
   else // 可利用空間表不空
   {
     if(l==1&&r==1) // 左右鄰區均為占用塊
     {
       p->tag=0; // 修改頭部域塊標志為空閑
       (FootLoc(p))->uplink=p; // 修改尾部域
       (FootLoc(p))->tag=0;
       pav->llink->rlink=p; // 將p所指結點(剛釋放的結點)插在pav所指結點之前
       p->llink=pav->llink;
       p->rlink=pav;
       pav->llink=p;
       pav=p; // 修改pav,令剛釋放的結點為下次分配時的最先查詢的結點
     }
     else if(l==0&&r==1) // 左鄰區為空閑塊,右鄰區為占用塊
     { // 合并左鄰塊和釋放塊
       s=(p-1)->uplink; // 左鄰空閑塊的頭部地址
       s->size+=p->size; // 設置新的空閑塊大小
       t=FootLoc(p); // 設置新的空閑塊底部
       t->uplink=s;
       t->tag=0;
     }
     else if(l==1&&r==0) // 右鄰區為空閑塊,左鄰區為占用塊
     { // 合并右鄰塊和釋放塊
       p->tag=0; // P為合并后的結點頭部地址
       p->llink=t->llink; // p的前驅為原t的前驅
       p->llink->rlink=p; // p的前驅的后繼為p
       p->rlink=t->rlink; // p的后繼為原t的后繼
       p->rlink->llink=p; // p的后繼的前驅為p
       p->size+=t->size; // 新的空閑塊的大小
       (FootLoc(t))->uplink=p; // 底部(原t的底部)指針指向新結點的頭部
       if(pav==t) // 可利用空間表的頭指針指向t(t已不是空閑結點首地址了)
         pav=p; // 修改pav,令剛釋放的結點為下次分配時的最先查詢的結點
     }
     else // 左右鄰區均為空閑塊
     {
       s->size+=p->size+t->size; // 設置新結點的大小
       t->llink->rlink=t->rlink; // 刪去右鄰空閑塊結點
       t->rlink->llink=t->llink;
       (FootLoc(t))->uplink=s; // 新結點底部(原t的底部)指針指向其頭部
       if(pav==t) // 可利用空間表的頭指針指向t(t已不是空閑結點首地址了)
         pav=s; // 修改pav,令剛釋放的結點為下次分配時的最先查詢的結點
     }
   }
   p=NULL; // 令剛釋放的結點的指針為空
 }

 void Print(Space p)
 { // 輸出p所指的可利用空間表
   Space h,f;
   if(p) // 可利用空間表不空
   {
     h=p; // h指向第一個結點的頭部域(首地址)
     f=FootLoc(h); // f指向第一個結點的底部域
     do
     {
       printf("塊的大小=%d 塊的首地址=%u ",h->size,f->uplink); // 輸出結點信息
       printf("塊標志=%d(0:空閑 1:占用) 鄰塊首地址=%u\n",h->tag,f+1);
       h=h->rlink; // 指向下一個結點的頭部域(首地址)
       f=FootLoc(h); // f指向下一個結點的底部域
     }while(h!=p); // 沒到循環鏈表的表尾
   }
 }

 void PrintUser(Space p[])
 { // 輸出p數組所指的已分配空間
   for(int i=0;i<MAX/e;i++)
     if(p[i]) // 指針不為0(指向一個占用塊)
     {
       printf("塊%d的首地址=%u ",i,p[i]); // 輸出結點信息
       printf("塊的大小=%d 塊頭標志=%d(0:空閑 1:占用)",p[i]->size,p[i]->tag);
       printf(" 塊尾標志=%d\n",(FootLoc(p[i]))->tag);
     }
 }

 void main()
 {
   Space pav,p; // 空閑塊指針
   Space v[MAX/e]={NULL}; // 占用塊指針數組(初始化為空)
   int n;
   printf("結構體WORD為%d個字節\n",sizeof(WORD));
   p=new WORD[MAX+2]; // 申請大小為MAX*sizeof(WORD)個字節的空間
   p->tag=1; // 設置低址邊界,以防查找左右鄰塊時出錯
   pav=p+1; // 可利用空間表的表頭
   pav->rlink=pav->llink=pav; // 初始化可利用空間(一個整塊)
   pav->tag=0;
   pav->size=MAX;
   p=FootLoc(pav); // p指向底部域
   p->uplink=pav;
   p->tag=0;
   (p+1)->tag=1; // 設置高址邊界,以防查找左右鄰塊時出錯
   printf("初始化后，可利用空間表為:\n");
   Print(pav);
   n=300;
   v[0]=AllocBoundTag(pav,n);
   printf("分配%u個存儲空間后，可利用空間表為:\n",n);
   Print(pav);
   PrintUser(v);
   n=450;
   v[1]=AllocBoundTag(pav,n);
   printf("分配%u個存儲空間后，pav為:\n",n);
   Print(pav);
   PrintUser(v);
   n=300; // 分配不成功
   v[2]=AllocBoundTag(pav,n);
   printf("分配%u個存儲空間后(不成功)，pav為:\n",n);
   Print(pav);
   PrintUser(v);
   n=242; // 分配整個塊(250)
   v[2]=AllocBoundTag(pav,n);
   printf("分配%u個存儲空間后(整塊分配)，pav為:\n",n);
   Print(pav);
   PrintUser(v);
   printf("回收v[0](%d)后(當pav空時回收)，pav為:\n",v[0]->size);
   Reclaim(pav,v[0]); // pav為空
   Print(pav);
   PrintUser(v);
   printf("1按回車鍵繼續");
   getchar();
   printf("回收v[2](%d)后(左右鄰區均為占用塊),pav為:\n",v[2]->size);
   Reclaim(pav,v[2]); // 左右鄰區均為占用塊
   Print(pav);
   PrintUser(v);
   n=270; // 查找空間足夠大的塊
   v[0]=AllocBoundTag(pav,n);
   printf("分配%u個存儲空間后(查找空間足夠大的塊)，pav為:\n",n);
   Print(pav);
   PrintUser(v);
   n=30; // 在當前塊上分配
   v[2]=AllocBoundTag(pav,n);
   printf("分配%u個存儲空間后(在當前塊上分配)，pav為:\n",n);
   Print(pav);
   PrintUser(v);
   printf("回收v[1](%d)后(右鄰區為空閑塊,左鄰區為占用塊)，pav為:\n",v[1]->size);
   Reclaim(pav,v[1]); // 右鄰區為空閑塊,左鄰區為占用塊
   Print(pav);
   PrintUser(v);
   printf("2按回車鍵繼續");
   getchar();
   printf("回收v[0](%d)后(左鄰區為空閑塊,右鄰區為占用塊)，pav為:\n",v[0]->size);
   Reclaim(pav,v[0]); // 左鄰區為空閑塊,右鄰區為占用塊
   Print(pav);
   PrintUser(v);
   printf("回收v[2](%d)后(左右鄰區均為空閑塊),pav為:\n",v[2]->size);
   Reclaim(pav,v[2]); // 左右鄰區均為空閑塊
   Print(pav);
   PrintUser(v);
 }