Magic Number 在编程中的使用

MAGIC_NO，好方法！

调试无锁线程池代码过程中，采用了一种很有意思的技术，和大家share一下。她的名字叫：MAGIC NUMBER。

假设我们有了一大块缓冲区(以下称buffer)，say，1M，这一块缓冲区将用来满足很多小的顺序到来的内存请求，并且，其释放先后次序和申请次序一致。我们可以考虑采用环形队列来解决这个问题。为了记录分配出去的内存块(以下称buflet)的大小、状态等信息，需要对内存区进行管理，采用如下策略：
    (1)每一小块内存头部划分出一小片来记录这块内存的大小、状态，剩余部分供给用户使用。
 (2)对于新的请求，首先查看当前空闲池是否能够满足需求，如果不能满足，就往前查看，合并可回收的内存区到空闲池（适用于回环了一周的内存使用状况，首次分配不存在该问题），然后进行分配。分配时，新区域可能比用户需要的区域大，此时需要执行split操作，仅仅将用户需要的内存切割出去，剩余的放入空闲池。
 (3) 用户归还内存时将内存块标记为free
如下图所示：

为了实现上述管理，我们需要编写较为复杂的代码（以上是简化模型，实际应用中有更复杂的需求），这里面有个很麻烦的问题就是：指针偏移！为了通过当前块计算出下一个块的首地址，通过 next_addr = current_addr + current_size计算即可，在复杂应用中，情况往往比较复杂，计算可能出错，此时得到的next_addr是个错误的值，用这个错误的next_addr去得到下一块的大小，显然也是错的，就这样，一步算错了，将一路错下去，无日无夜……
如何及时发现这种错误？不要说仔细地写代码，因为，在程序员心中，有个概念必须牢记：软件错误是无法避免的。在一块内存区上，任意位置都可以是一个buflet的起始，当我们得到一个错误的指针时，它表面上看也可以是一个buflet地址，实际上确实错误的。这个错误无法直接检测！这个问题麻烦了我三四个小时后，终于不堪忍受了，想出使用MAGIC_NO的方法：每生成一个buflet的时候，在其头结构中加入一个magic number。每次通过现有指针计算分配一个buflet时，我们就检查magic number域，如果magic number等于某个确定值MAGIC_NO，则表明指针偏移正确，否则报错，让我们知道指针又错了，反过来及时修改代码。

1. #define MAGIC_NO   0x4D544C    /**< ascii for LTM */
2. typedef struct _dfs_api_res_pkt_t
3. {
4.      int magic_no;       //Magic Number, 0x4D544C
5.      buflet_state state; //缓冲区状态：RECEIVED,
6.      int16 mark;         //标记这个packet是否是有效packet
7.      int16 block_no;     //所属快号
8.      u_int32 size;       //packet大小，包括本结构和后面的缓冲区
9.      char buf[];         //存储UDP包的缓冲区
10. }
11. dfs_api_res_pkt_t;
14. 1 #include 
15. 2 
16. 3 #define MAGIC_NO    0x4D544C    /**< some ascii, ^.^ */
17. 4 union m{
18. 5     int i;
19. 6     char buf[4];
20. 7 }x; 
21. 8 int main()
22. 9 
23. 10 {
24. 11     int i = MAGIC_NO;
25. 12     x.i = i;
26. 13     // I will show you the magic!
27. 14     printf("%s/n",x.buf);
28. 15     return 0;
29. 16 }
30. ~