39. 낙관적 스냅샷(seqlock)의 잘못된 구현: 찢긴 읽기 (C#)

결함을 모두 찾고 원인·수정안·더 나은 설계를 제시하라. 마커 (A)(B) 는 주목 위치 힌트다.

결함 코드 · C#

// 시나리오: 게임 서버 — 자주 읽히고 가끔 쓰이는 플레이어 트랜스폼 스냅샷
//
// 한 플레이어의 위치/속도(트랜스폼)는 물리 스레드 1개가 갱신하고, 다수의
// 스레드(AOI 브로드캐스트, 충돌 판정, 스킬 판정)가 매우 빈번히 읽는다.
// 읽기가 압도적으로 많아 뮤텍스 대신 "버전 카운터 기반 낙관적 읽기"로 설계했다.
//
// 요구사항:
//  - 읽는 쪽은 항상 "한 시점의 일관된 스냅샷"(같은 갱신에서 나온 x,y,z,vx,vy)을
//    얻어야 한다. 서로 다른 갱신의 필드가 섞인 값은 허용되지 않는다.
//  - 쓰기는 1개 스레드, 읽기는 다수.
//
// 아래 낙관적 스냅샷 구현을 검토하라.

using System.Threading;

public sealed class TransformSnapshot
{
    private int _version;
    private float _x, _y, _z, _vx, _vy;

    // 물리 스레드(단일 writer): 새 트랜스폼을 게시
    public void Write(float x, float y, float z, float vx, float vy)
    {
        _x = x; _y = y; _z = z;              // (A) 필드 갱신
        _vx = vx; _vy = vy;
        _version++;                          // (B) 갱신 완료 표시
    }

    // 다수 reader: 일관된 스냅샷을 읽는다
    public (float x, float y, float z, float vx, float vy) Read()
    {
        int v = _version;                    // (C) 버전 스냅샷
        float x = _x, y = _y, z = _z, vx = _vx, vy = _vy;
        // v 를 읽었으니 이 스냅샷은 버전 v 의 것이라고 간주한다.
        return (x, y, z, vx, vy);
    }
}

결함 코드 · C++

// 시나리오: 게임 서버 — 자주 읽히고 가끔 쓰이는 플레이어 트랜스폼 스냅샷 (C++)
//
// 물리 스레드 1개가 트랜스폼(위치/속도)을 갱신하고, 다수 스레드가 매우 빈번히
// 읽는다. 읽기가 압도적이라 뮤텍스 대신 "버전 카운터 기반 낙관적 읽기"(seqlock)로
// 설계했다.
//
// 요구사항:
//  - 읽는 쪽은 항상 "한 갱신에서 나온 일관된 스냅샷"을 얻어야 한다(서로 다른 갱신의 필드가 섞이면 안 된다).
//  - 쓰기 1 스레드, 읽기 다수.
//
// 아래 낙관적 스냅샷 구현을 검토하라.

#include <cstdint>

struct Vec3 { float x, y, z; };

class TransformSnapshot {
public:
    // 물리 스레드(단일 writer)
    void Write(const Vec3& p, float vx, float vy) {
        seq_++;                     // (A) 갱신 시작
        pos_ = p;                   // (B) 필드 갱신
        vx_ = vx; vy_ = vy;
    }

    // 다수 reader
    void Read(Vec3& outPos, float& outVx, float& outVy) {
        uint32_t s;
        do {
            s = seq_;               // (C) 시작 시퀀스
            outPos = pos_;          // 필드 읽기
            outVx = vx_; outVy = vy_;
        } while (s != seq_);        // (D) 그 사이 갱신됐으면 재시도
    }

private:
    uint32_t seq_ = 0;
    Vec3 pos_{};
    float vx_ = 0, vy_ = 0;
};

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