35. 지연 보상(lag compensation) 되감기의 입력 검증·동시 접근 결함 (C#)

// 시나리오: MMORPG 액션 전투 — 서버 권위(authoritative) 히트 판정에 지연 보상(lag compensation)을 적용한다.
// 서버는 엔티티별 최근 위치를 링버퍼에 기록하고(시뮬레이션 틱 스레드, 50ms 주기),
// 사격 패킷이 오면 사수 클라이언트가 보낸 렌더 시각 clientRenderTimeMs 로 대상을
// 과거 위치로 되감아 그 시점에서 명중 여부를 판정한다("favor the shooter").
//
// 요구사항:
//   - 사격 처리 스레드는 대상의 과거 위치를 조회해 히트박스 교차를 검사한다.
//   - 위치 스냅샷은 매 틱 시뮬레이션 스레드가 record() 로 추가한다.
//   - clientRenderTimeMs 는 클라이언트가 보내는, 신뢰할 수 없는 입력이다.
//   - 되감기 허용 한계는 maxRewindMs(=300ms) 로 한다.
//
// 과제: (A)(B) 지점을 검토하라. 특정 입력·타이밍에서 되감기가 엉뚱한 대상을 맞히거나
//       비정상 좌표를 읽을 수 있다. 어떤 조건에서 그렇게 되는지 밝히고 고쳐라.

#include <array>
#include <cstdint>

struct Vec2 { float x = 0, y = 0; };
struct Snapshot { uint64_t timeMs = 0; Vec2 pos; };

class PositionHistory {
public:
    static constexpr int      N            = 32;   // 32틱 ≈ 1.6초 보관
    static constexpr uint64_t TICK_MS      = 50;
    static constexpr uint64_t MAX_REWIND_MS = 300;

    // 시뮬레이션 틱 스레드가 매 틱 호출
    void record(uint64_t timeMs, Vec2 pos) {
        int slot = (int)(head_ % N);
        buf_[slot].timeMs = timeMs;
        buf_[slot].pos    = pos;
        ++head_;                                   // 다음 기록 위치(단조 증가)
        if (count_ < N) ++count_;
    }

    // 사격 처리 스레드가 호출: 서버 현재시각 nowMs, 사수가 보낸 clientRenderTimeMs
    Vec2 sampleAt(uint64_t nowMs, uint64_t clientRenderTimeMs) const {
        uint64_t newest = buf_[(int)((head_ - 1) % N)].timeMs;
        uint64_t age    = newest - clientRenderTimeMs;        // (A)
        int back        = (int)(age / TICK_MS);
        int slot        = (int)((head_ - 1 - back) % N);      // (B)
        return buf_[slot].pos;
    }

private:
    std::array<Snapshot, N> buf_{};
    uint64_t head_  = 1;   // 데모: 최소 1개 기록되어 있다고 가정
    uint64_t count_ = 1;
};