在操作系统的课上学到了页面替换算法，要想彻底理解还需要自己动手来实现，进行验证。

这里为了方便，先把page类的声明展示：

//Page.h

#pragma once
class Page
{
private:
	int number;
	int use_count;//未使用时间统计
public:
	Page() :number(0), use_count(0)
	{

	}
	friend class PageReplacement_FIFO_array;
	friend class PageReplacement_FIFO_list;
	friend class PageReplacement_LRU_count;
	friend class PageReplacement_LRU_stack;
};

下面用c++程序来为各位讲解如何实现FIFO算法。

FIFO，顾名思义，就是谁先用谁先被替换，按固定顺序循环。

(一）存储方式为数组：显然我们可以用数组索引的形式，每次替换后自动加1（或从尾到头）。

//PageReplacement_FIFO_array.h
#pragma once
#include<vector>
#include"Page.h"
class PageReplacement_FIFO_array
{
private:
    int page_num;  //物理内存块数
    bool flag;//是否缺页的标志位,这里把刚开始页面没填充满也算作缺页
    int cur;//当前将要作为淘汰的页号
    std::vector<Page>  pages;
    
public:
    PageReplacement_FIFO_array(int m_page_num);

    /*void create();*/
    void print();
    bool find(int x);  //查找是否已在内存物理块中
    void FIFO(int x);  //FIFO页面置换算法
    void PageReplace(int count);
};

//PageReplacement_FIFO_array.cpp
#include "PageReplacement_FIFO_array.h"
#include <iostream>

PageReplacement_FIFO_array::PageReplacement_FIFO_array(int m_page_num)
	: page_num(m_page_num), cur(0)     //默认从下标是0的位置开始替换
{
	pages.resize(page_num);
}
void PageReplacement_FIFO_array::print()  //将每次更新后的结果输出，以便验证自己写的程序对不对
{
	for (int i = 0; i < page_num; i++)
	{
		std::cout << pages[i].number << " ";
		
	}
	std::cout << std::endl;
}

bool PageReplacement_FIFO_array::find(int x)
{
	for (auto e:pages)
	{
		if (e.number == x)
		{
			return true;
		}
	}
	return false;
}
void PageReplacement_FIFO_array::FIFO(int x)
{
	flag = true;
	if (!find(x)) //必须每次先进行查找，找不到再根据我们已经设定好的位置进行替换
	{
		flag = false;
		pages[cur].number = x;
		cur = (cur + 1) % page_num;//更新下一次替换的位置
	}
	std::cout << "input:" << x << "  ";
	print();
}


void PageReplacement_FIFO_array::PageReplace(int count)     //页面替换的操作
{
	int random;
	static int Page_Fault_count=0;
	for (int i = 0; i < count; i++)
	{
		random = rand()%50 + 1;
		FIFO(random);
		if (flag == false)
		{
			Page_Fault_count++;
		}
	}
	double rate = (double)(Page_Fault_count) / (double)count;//计算缺页率
	std::cout << "the rate of missing pages:" << rate << std::endl;
}

(二）存储方式为链表：显然我们需要从头遍历到尾，再从尾找到头，需要循环链表，这里以stl中的list演示：

//PageReplacement_FIFO_list.h
#pragma once
#include<list>
#include"Page.h"
class PageReplacement_FIFO_list
{
private:
    int page_num;  //物理内存块数
    bool flag;//是否缺页的标志位
    std::list<Page> pages;
    std::list<Page>::iterator cur ;//当前将要作为淘汰的页

public:
    PageReplacement_FIFO_list(int m_page_num);
    void print();
    bool find(int x);  //查找是否已在内存物理块中
    void FIFO(int x);  //FIFO页面置换算法
    void PageReplace(int count);
};	

//PageReplacement_FIFO_list.cpp

#include "PageReplacement_FIFO_list.h"
#include <iostream>
#include<list>

PageReplacement_FIFO_list::PageReplacement_FIFO_list(int m_page_num)
: page_num(m_page_num)
{
	pages.resize(page_num);
	cur = pages.begin();
}
void PageReplacement_FIFO_list::print()
{
	for (auto e:pages)
	{
		std::cout << e.number << " ";

	}
	std::cout << std::endl;
}

bool PageReplacement_FIFO_list::find(int x)
{
	for (auto e : pages)
	{
		if (e.number == x)
		{
			return true;
		}
	}
	return false;
}
void PageReplacement_FIFO_list::FIFO(int x)
{
	flag = true;
	if (!find(x))
	{
		flag = false;
		cur->number = x;
		std::list<Page>::iterator page_end = pages.end();
		page_end--;//这里是要找到链表尾，因为list的end()是最后一个元素的下一个位置
		if (cur != page_end)
		{
			cur++;
		}
		else
		{
			cur = pages.begin();
		}
		
	}
	std::cout << "input:" << x << "  ";
	print();
}

void PageReplacement_FIFO_list::PageReplace(int count)
{
	int random;
	static int Page_Fault_count = 0;
	for (int i = 0; i < count; i++)
	{
		random = rand() % 50 + 1;
		FIFO(random);
		if (flag == false)
		{
			Page_Fault_count++;
		}
	}
	double rate = (double)(Page_Fault_count) / (double)count;
	std::cout << "the rate of missing pages:" << rate << std::endl;
}

执行结果：

//main.cpp
#include<iostream>
using namespace std;
#include"PageReplacement_FIFO_array.h"
#include"PageReplacement_FIFO_list.h"
#include<list>
void FIFO_array()
{
	PageReplacement_FIFO_array pages(3);
	pages.print();
	pages.PageReplace(5000);
}

void FIFO_list()
{
	PageReplacement_FIFO_list pages(3);
	pages.print();
	pages.PageReplace(5000);
}


int main()
{
	FIFO_array();
	FIFO_list();
	return 0;
}

FIFO_array ：
内存容量为3块：

内存容量为4块：

可以发现当内存容量提高后

命中率将会提高，缺页率（这里指的是概率，实际情况可能会相反）会降低。其他算法情况与之类似。
FIFO_list：
内存容量为3块：

内存容量为4块：