[BUG] wtr::HashMap::operator[] Reference Invalidation during Rehash

[Winteradio]

---

Open · Winteradio opened this issue on March 4, 2026

⚠️ Issue Description

wtr::HashMap에서 operator[]를 사용하여 자기 자신에 대한 대입 연산(m_map[A] = m_map[B])을 수행할 때,
특정 조건에서 메모리 오염(Memory Corruption) 또는 **크래시(Crash)**가 발생할 수 있는 잠재적 위험이 확인되었습니다.

이는 std::unordered_map에서는 발생하지 않는 wtr::HashMap만의 구조적 특징으로 인한 사이드 이펙트입니다.

🔍 Problematic Scenario

다음과 같이 하나의 Map 인스턴스에 대해 읽기와 쓰기를 동시에 수행하는 구문에서 문제가 발생합니다.

// ePNG 키가 존재하지 않아 삽입이 필요한 상황이라고 가정
// eJPG 키는 이미 존재하며 특정 파서 객체를 가리키고 있음
m_parserMap[eExtension::ePNG] = m_parserMap[eExtension::eJPG];

🛠️ Cause Analysis

이슈의 근본 원인은 Open Addressing 기반 컨테이너의 데이터 지역성(Data Locality) 확보 전략과 Rehash 메커니즘의 충돌에 있습니다.

1. Pointer Stability (포인터 안정성) 결여

• std::unordered_map (Node-based): 노드 기반 체이닝 방식을 사용하므로 새로운 요소가 삽입되어도 기존 요소들의 메모리 주소는 고정됩니다.
  따라서 m_map[B]가 반환한 레퍼런스는 항상 안전합니다.
• wtr::HashMap (Array-based): 성능 최적화를 위해 연속된 메모리 배열을 사용합니다.
  삽입 시 부하율(Load Factor)을 초과하면 Rehash가 발생하여 전체 데이터를 새로운 메모리 공간으로 복사(이사)합니다.

2. Execution Order & Use-After-Free

m_map[A] = m_map[B] 구문 실행 시 시점 차이로 인해 지뢰가 발생합니다.

1. 우항 평가: m_map[B]가 호출되어 내부 데이터의 레퍼런스(Value&)를 반환합니다. (현재 주소: 0x100)
2. 좌항 평가: m_map[A]가 호출되어 삽입을 시도합니다. 이때 공간이 부족하여 Rehash가 실행됩니다.
3. 메모리 무효화: 모든 데이터가 0x500 주소로 이동하고 기존 0x100 주소는 해제됩니다.
4. 대입 실패: 이미 해제된 0x100 주소의 데이터를 참조하여 대입을 시도하므로 Dangling Reference 이슈가 발생합니다.

📊 Comparison Summary

Feature	std::unordered_map	wtr::HashMap
Structure	Node-based (Chaining)	Array-based (Open Addressing)
Pointer Stability	Safe (Addresses never change)	Dangerous (Addresses change on Rehash)
Self-Assignment	map[A] = map[B] (Safe)	map[A] = map[B] (Crash Risk)
Performance	Slower (Cache Misses)	Faster (Cache Locality)

💡 Note

이 이슈는 wtr::HashMap이 성능을 위해 선택한 Contiguous Memory 구조의 필연적인 특성입니다.
std::vector의 요소를 레퍼런스로 들고 있다가 push_back으로 인해 메모리 재할당이 일어나는 상황과 동일한 메커니즘의 주의가 필요합니다.

---