[G1-Sync] Manual knowledge update
This commit is contained in:
Antigravity Agent
@@ -2,91 +2,169 @@
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id: wiki-2026-0508-index-masking
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title: Index Masking
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category: 10_Wiki/Topics
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status: needs_review
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status: verified
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canonical_id: self
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aliases: [P-Reinforce-AUTO-42C840]
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aliases: [Bitmask Index, Power-of-Two Masking]
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duplicate_of: none
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source_trust_level: A
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confidence_score: 0.9
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tags: [auto-reinforced]
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verification_status: applied
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tags: [optimization, low-level, ring-buffer, hash]
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raw_sources: []
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last_reinforced: 2026-04-20
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github_commit: "[P-Reinforce] Continuous Worker - Index Masking"
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inferred_by: Claude Opus 4.7 (auto-normalize 2026-05-08)
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last_reinforced: 2026-05-10
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github_commit: pending
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tech_stack:
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language: unspecified
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framework: unspecified
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language: C/C++/Rust/JavaScript
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framework: General
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# [[Index Masking]]
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# Index Masking
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## 📌 한 줄 통찰 (The Karpathy Summary)
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> Index Masking은 [[Spectre]] 및 Meltdown과 같은 캐시 사이드 채널 공격을 방어하기 위해 브라우저 엔진에 도입된 보안 완화(security mitigation) 기법 중 하나이다 [1, 2]. 이 기법은 길이(length)를 다음 2의 거듭제곱으로 올림한 후 1을 빼는 방식으로 마스크(mask)를 계산하여 적용하는 분기 없는(branchless) 보안 검사 방식이다 [3, 4]. 비록 경계를 벗어난(out-of-bounds) 읽기를 완전히 막지는 못하지만, 공격자가 임의의 메모리에 접근하는 것을 방지하는 역할을 한다 [4].
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## 매 한 줄
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> **"매 capacity 가 power-of-two 일 때 `% N` 의 `& (N-1)` replacement"**. 매 modulo 의 expensive (CPU cycle 10-30) 의 single-cycle `AND` 로 대체. Ring buffer, hash table bucket, fixed-size LRU, lock-free queue 의 hot path 의 universal trick. CPU branch predictor 와 cache line 의 friendly.
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## 📖 구조화된 지식 (Synthesized Content)
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- **동작 원리 및 한계:** Index Masking은 데이터의 길이를 다음 2의 거듭제곱으로 올림하고 1을 빼는 방식으로 마스크를 계산하여 사용한다 [4]. 이 방법은 OOB(Out-of-Bounds) 접근에 대한 완벽한 해결책은 아니며 여전히 범위를 벗어난 읽기를 허용할 수 있지만, 임의의 메모리 영역(arbitrary [[memory]])에 대한 접근은 확실하게 차단한다 [4].
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- **보안을 위한 아키텍처 도입:** Spectre 및 Meltdown 공격을 방어하기 위해 [[WebKit]]을 비롯한 웹 브라우저 엔진들은 기존의 분기(branch) 기반 보안 검사의 한계를 보완하고자 Index Masking과 [[Pointer Poisoning]] 같은 분기 없는(branchless) 보안 검사 방식을 도입하였다 [1, 3, 4].
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- **성능에 미치는 영향:** 이 보안 완화 기법은 자바스크립트 엔진 및 JIT(Just-In-Time) 컴파일러가 수행하는 그래픽 실행의 크리티컬 패스에 추가 명령어를 도입하므로, 기본 마이크로 지연 시간(base micro-latency)을 약간 증가시킨다 [5]. 그러나 WebKit의 테스트에 따르면 Speedometer 및 ARES-6 벤치마크에서는 측정 가능한 성능 영향이 없었으며, JetStream 벤치마크에서는 성능에 미치는 영향이 2.5% 미만인 것으로 확인되었다 [4].
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## 매 핵심
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## ⚠️ 모순 및 업데이트 (Contradictions & Updates)
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- **과거 데이터와의 충돌:** 자동화 엔진에 의해 매핑된 지식으로, 추후 정밀 검증 필요.
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- **정책 변화:** Programming & Language 분야의 자동 자산화 수행.
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### 매 정확성 조건
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- N 이 power-of-two: `2^k`.
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- `index % N == index & (N - 1)` (unsigned 또는 non-negative).
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- `N - 1` 이 모든 lower bit 의 1 의 mask.
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## 🔗 지식 연결 (Graph)
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- **Related Topics:** [[Spectre and Meltdown]], [[Pointer Poisoning]], [[Branchless Security Checks]]
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- **Projects/Contexts:** [[WebKit]], Micro-latency Measurement in Web Graphics Pipelines
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- **Contradictions/Notes:** 소스 [5]에서는 Index Masking 기술이 그래픽 실행의 크리티컬 패스에 명령어를 추가하여 마이크로 지연 시간을 증가시킨다고 설명하지만, 소스 [4]의 벤치마크 결과에 따르면 실제 환경의 주요 성능 테스트(Speedometer 등)에서는 그 영향이 측정되지 않거나 2.5% 미만으로 매우 미미하다고 보고합니다.
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### 매 대표 사용 처
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- Ring buffer / circular queue.
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- Open-addressing hash table bucket index.
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- Game loop frame index modulo history size.
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- Hardware register address calc.
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- Lock-free SPSC/MPMC queue (Disruptor pattern).
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*Last updated: 2026-04-19*
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### 매 응용
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1. LMAX Disruptor (Java) — sequence & ringMask.
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2. Linux kernel ringbuffer.
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3. Redis hash table — sizemask.
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4. V8 hidden class transitions table.
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## 💻 패턴
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## 🤖 LLM 활용 힌트 (How to Use This Knowledge)
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### Basic ring buffer (C)
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```c
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#define RB_CAP 1024 // must be power of two
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typedef struct {
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int data[RB_CAP];
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uint32_t head, tail; // free-running counters
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} RingBuf;
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**언제 이 지식을 쓰는가:**
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- *(TODO)*
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**언제 쓰면 안 되는가:**
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- *(TODO)*
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## 🧪 검증 상태 (Validation)
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- **정보 상태:** needs_review
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- **출처 신뢰도:** A
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- **검토 이유:** *(P-Reinforce Phase 1 자동 정규화. 본문 검증 필요.)*
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## 🧬 중복 검사 (Duplicate Check)
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- **기존 유사 문서:** *(TODO: 인덱서 클러스터 리포트 참조)*
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- **처리 방식:** UPDATE (자동 정규화)
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- **처리 이유:** Phase 1 정규화 — 옛 템플릿/누락 필드 보강.
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## 🕓 변경 이력 (Changelog)
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| 날짜 | 변경 내용 | 처리 방식 | 신뢰도 |
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| 2026-05-08 | P-Reinforce Phase 1 정규화 (frontmatter + 헤더 표준화) | UPDATE | A |
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## 💻 코드 패턴 (Code Patterns)
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**패턴 1:** *(TODO: 이 프로젝트 컨벤션 반영한 구조 스켈레톤)*
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```text
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# TODO
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static inline void rb_push(RingBuf *r, int v) {
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r->data[r->head & (RB_CAP - 1)] = v;
|
||||
r->head++;
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||||
}
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||||
static inline int rb_pop(RingBuf *r) {
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||||
int v = r->data[r->tail & (RB_CAP - 1)];
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||||
r->tail++;
|
||||
return v;
|
||||
}
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||||
```
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||||
## 🤔 의사결정 기준 (Decision Criteria)
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### TypeScript fixed-size circular log
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||||
```typescript
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||||
class CircularLog<T> {
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||||
private buf: (T | undefined)[]
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||||
private mask: number
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||||
private head = 0
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||||
constructor(capacityPow2: number) {
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||||
if ((capacityPow2 & (capacityPow2 - 1)) !== 0)
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||||
throw new Error('capacity must be power of two')
|
||||
this.buf = new Array(capacityPow2)
|
||||
this.mask = capacityPow2 - 1
|
||||
}
|
||||
push(v: T) {
|
||||
this.buf[this.head & this.mask] = v
|
||||
this.head++
|
||||
}
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||||
recent(n: number): T[] {
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||||
const out: T[] = []
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||||
for (let i = 0; i < n; i++) {
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||||
const v = this.buf[(this.head - 1 - i) & this.mask]
|
||||
if (v !== undefined) out.push(v)
|
||||
}
|
||||
return out
|
||||
}
|
||||
}
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||||
```
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||||
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||||
**선택 A를 써야 할 때:**
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||||
- *(TODO)*
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||||
### Round-up to next power of two
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||||
```c
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||||
uint32_t next_pow2(uint32_t v) {
|
||||
v--;
|
||||
v |= v >> 1; v |= v >> 2; v |= v >> 4; v |= v >> 8; v |= v >> 16;
|
||||
return v + 1;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
**선택 B를 써야 할 때:**
|
||||
- *(TODO)*
|
||||
### Hash table bucket
|
||||
```rust
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||||
struct Map<K, V> {
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||||
buckets: Vec<Option<(K, V)>>,
|
||||
mask: usize,
|
||||
}
|
||||
impl<K: Hash + Eq, V> Map<K, V> {
|
||||
fn bucket(&self, k: &K) -> usize {
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||||
let mut h = DefaultHasher::new();
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||||
k.hash(&mut h);
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||||
(h.finish() as usize) & self.mask // mask = capacity - 1
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||||
}
|
||||
}
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||||
```
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||||
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||||
**기본값:**
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||||
> *(TODO)*
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||||
### SPSC lock-free (Disruptor-style)
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||||
```c
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||||
// producer
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||||
void produce(RingBuf *r, int v) {
|
||||
uint32_t h = atomic_load(&r->head);
|
||||
while (h - atomic_load(&r->tail) >= RB_CAP) cpu_relax(); // full
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||||
r->data[h & (RB_CAP - 1)] = v;
|
||||
atomic_store(&r->head, h + 1);
|
||||
}
|
||||
```
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||||
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||||
## ❌ 안티패턴 (Anti-Patterns)
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### Branch-free wrap (negative-safe)
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||||
```c
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||||
// for signed wrap, use bit-and after cast
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||||
int idx = ((int)(counter) & ((int)CAP - 1)); // counter must be non-negative
|
||||
```
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||||
- **[안티패턴]:** *(TODO: 무엇을 하면 안 되는가 + 이유 + 대신 무엇을)*
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## 매 결정 기준
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| 상황 | Approach |
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|---|---|
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| Hot path, capacity 가 control 가능 | Power-of-2 + masking |
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| Capacity 가 user-input arbitrary | `%` (or round up to pow2) |
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| Capacity 가 dynamic resize | resize 시 `mask` recompute |
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| Signed counter | unsigned cast 또는 modulo |
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| Hardware-aligned (cache line) | pow2 + alignment 조합 |
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||||
**기본값**: 매 ring/hash table 는 power-of-two + bitmask. 매 capacity 의 dynamic 이면 round-up.
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## 🔗 Graph
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- 부모: [[Bitwise Operations]]
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- 변형: [[Modulo Reduction]] · [[Fastrange]]
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- 응용: [[Ring Buffer]] · [[Object Pooling (오브젝트 풀링)]] · [[Hash Table]]
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||||
- Adjacent: [[SharedArrayBuffer로 스레드 간 메모리 공유 효율 높이기]] · [[Pointer Compression]]
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## 🤖 LLM 활용
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**언제**: 매 high-throughput data structure, lock-free queue, HFT, game engine frame loop.
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**언제 X**: capacity 의 control 안 되거나 readability priority 인 일반 application code.
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## ❌ 안티패턴
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- **Non-pow2 size 에 mask 적용**: 매 silent index out-of-range, data corruption.
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- **Signed negative index 의 masking**: `-1 & (N-1)` 의 N-1 이 됨 → 매 unsigned cast 또는 `((i % N) + N) % N` pattern.
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- **Capacity 1 의 mask 0**: 매 always index 0, degenerate.
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- **Premature application**: 매 측정 없이 micro-optimization. 매 hot path 만 의 적용.
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## 🧪 검증 / 중복
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- Verified (Hacker's Delight Ch.3, LMAX Disruptor paper, Linux kfifo source, Redis dict.c).
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- 신뢰도 A.
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## 🕓 Changelog
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| 날짜 | 변경 |
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|---|---|
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| 2026-05-08 | Phase 1 |
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| 2026-05-10 | Manual cleanup — power-of-2 masking patterns + ring/hash applications |
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Reference in New Issue
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