C++实现进程调度算法详解（从零开始掌握操作系统核心调度机制）

什么是进程调度？

进程调度是指操作系统决定哪个就绪状态的进程获得 CPU 时间的过程。常见的调度算法包括：先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、时间片轮转（RR） 和 优先级调度 等。

在本教程中，我们将重点讲解如何用 C++实现调度算法，并通过结构化代码模拟调度过程。

准备工作：定义进程结构

首先，我们需要定义一个表示进程的数据结构。每个进程通常包含以下信息：

• 进程 ID（pid）
• 到达时间（arrival_time）
• 执行所需时间（burst_time）
• 完成时间（completion_time）
• 等待时间（waiting_time）
• 周转时间（turnaround_time）

下面是 C++ 中的结构体定义：

struct Process {    int pid;                // 进程ID    int arrival_time;       // 到达时间    int burst_time;         // 执行时间    int completion_time;    // 完成时间    int waiting_time;       // 等待时间    int turnaround_time;    // 周转时间};

示例：先来先服务（FCFS）调度算法

FCFS 是最简单的调度算法：按照进程到达的顺序依次执行。我们用 C++ 编写一个完整的 FCFS 调度模拟程序。

#include <iostream>#include <vector>#include <algorithm>using namespace std;struct Process {    int pid, arrival_time, burst_time, completion_time, waiting_time, turnaround_time;};// 先来先服务调度算法void fcfsScheduling(vector<Process>& processes) {    // 按照到达时间排序    sort(processes.begin(), processes.end(),         [](const Process& a, const Process& b) {            return a.arrival_time < b.arrival_time;        });    int current_time = 0;    for (auto& p : processes) {        if (current_time < p.arrival_time)            current_time = p.arrival_time;                p.completion_time = current_time + p.burst_time;        p.turnaround_time = p.completion_time - p.arrival_time;        p.waiting_time = p.turnaround_time - p.burst_time;                current_time = p.completion_time;    }}// 打印结果void printResults(const vector<Process>& processes) {    cout << "PID\tArrival\tBurst\tCompletion\tWaiting\tTurnaround\n";    for (const auto& p : processes) {        cout << p.pid << "\t"              << p.arrival_time << "\t"              << p.burst_time << "\t"              << p.completion_time << "\t\t"              << p.waiting_time << "\t"              << p.turnaround_time << endl;    }}int main() {    vector<Process> processes = {        {1, 0, 5},        {2, 1, 3},        {3, 2, 8},        {4, 3, 6}    };    fcfsScheduling(processes);    printResults(processes);        return 0;}

其他调度算法简要说明

除了 FCFS，你还可以尝试实现以下算法：

• 短作业优先（SJF）：选择执行时间最短的进程优先运行。
• 时间片轮转（RR）：每个进程轮流执行固定时间片（如 2ms），适合交互式系统。
• 优先级调度：每个进程有优先级，高优先级先执行。

实现这些算法的关键在于使用队列或优先队列管理就绪进程，并根据算法规则动态调整执行顺序。

为什么学习 C++ 进程调度算法很重要？

掌握 操作系统进程调度 的原理，不仅能帮助你理解现代操作系统如何高效管理资源，还能为后续学习多线程、并发控制等高级主题打下坚实基础。而使用 C++ 实现这些算法，可以让你直观看到调度过程中的时间计算、队列管理和性能指标（如平均等待时间）的变化。

无论你是计算机专业学生，还是准备面试的开发者，动手编写一个 进程调度模拟教程 中的完整程序，都是极有价值的实践。

结语

通过本教程，你已经学会了如何用 C++ 实现最基本的进程调度算法。建议你在此基础上扩展功能，比如添加图形化输出、支持动态进程加入、比较不同算法的性能等。记住，实践是最好的老师！

如果你觉得这篇关于 C++进程调度算法 的教程对你有帮助，欢迎分享给更多正在学习操作系统的小伙伴！