c++ - 如何确保在运行时永远不会调用 constexpr 函数？

Question

假设您有一个函数可以为您的应用程序生成一些安全 token ，例如一些哈希盐，或者可能是对称或非对称 key 。

现在假设您在 C++ 中有这个函数作为 constexpr，并且您根据一些信息(如内部版本号、时间戳等)为构建生成 key 。

你是一个勤奋的程序员，确保并以适当的方式调用它，以确保它只在编译时被调用，因此死剥离器会从最终的可执行文件中删除代码。

但是，您永远无法确定其他人不会以不安全的方式调用它，或者编译器可能不会删除该函数，然后您的安全 token 算法将成为公众知识，使攻击者更容易猜测 future 的 token 。

或者，抛开安全性不谈，假设该函数需要很长时间才能执行，并且您希望确保它在运行时不会发生，并且不会给最终用户带来糟糕的用户体验。

有什么方法可以确保永远不会在运行时调用 constexpr 函数？或者，在运行时抛出一个断言或类似的东西是可以的，但显然不如编译错误那么理想。

我听说有一些方法涉及抛出一个不存在的异常类型，所以如果 constexpr 函数没有被删除，你会得到一个链接器错误，但听说这只适用于一些编译器。

相关问题:Force constexpr to be evaluated at compile time

Answer 1

在 C++20 中，您只需将 constexpr 替换为 consteval 即可强制函数始终在编译时进行评估。

例子:

          int    rt_function(int v){ return v; }
constexpr int rt_ct_function(int v){ return v; }
consteval int    ct_function(int v){ return v; }

int main(){
    constexpr int ct_value = 1; // compile value
    int           rt_value = 2; // runtime value

    int a = rt_function(ct_value);
    int b = rt_ct_function(ct_value);
    int c = ct_function(ct_value);

    int d = rt_function(rt_value);
    int e = rt_ct_function(rt_value);
    int f = ct_function(rt_value); // ERROR: runtime value

    constexpr int g = rt_function(ct_value); // ERROR: runtime function
    constexpr int h = rt_ct_function(ct_value);
    constexpr int i = ct_function(ct_value);
}

---

C++20 之前的解决方法

您可以强制在常量表达式中使用它:

#include<utility>

template<typename T, T V>
constexpr auto ct() { return V; }

template<typename T>
constexpr auto func() {
    return ct<decltype(std::declval<T>().value()), T{}.value()>();
}

template<typename T>
struct S {
    constexpr S() {}
    constexpr T value() { return T{}; }
};

template<typename T>
struct U {
    U() {}
    T value() { return T{}; }
};

int main() {
    func<S<int>>();
    // won't work
    //func<U<int>>();
}

通过将函数的结果用作模板参数，如果在编译时无法解决，则会出现错误。