如何確保在運行時永不調用constexpr函數？

Question

可以說你有一個函數可以爲你的應用程序產生一些安全令牌，比如一些散列鹽，或者可能是對稱密鑰或非對稱密鑰。

現在讓我們說，你在你的C++爲constexpr有這個功能，你基於部分信息，供您構建功能鍵（比如，內部版本號，時間戳，別的東西）。

你是一個勤奮的程序員確保，並在適當的方式把這種以確保它只是被稱爲在編譯的時候，這樣的死脫去除最終的可執行代碼。

但是，你永遠不能肯定，別人是不會調用它以不安全的方式，或者，也許編譯器將不剝離的功能出來，然後你的安全令牌算法將成爲大衆知識，使攻擊者更容易猜測未來的令牌。

或者，安全之餘，讓我們說的功能需要很長的時間來執行，並要確保它在運行時不會發生，並導致了最終用戶一個不好的用戶體驗。

有什麼方法來確保constexpr函數不能在運行時調用？或者，在運行時拋出一個斷言或類似的東西是可以的，但不像編譯錯誤那樣理想。

我聽說有一些方法涉及拋出一個不存在的異常類型，所以如果constexpr函數沒有被解除阻塞，你會得到一個鏈接器錯誤，但聽說這隻能工作在一些編譯器上。

遠親問題：Force constexpr to be evaluated at compile time

Answer 1

可以強制在一個常量表達式使用它：

#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>>(); 
} 

通過使用功能模板參數的結果，你得到一個錯誤，如果它不能在編譯時得到解決。

Answer 2

一個理論解決方案（如模板應圖靈完整） - 不使用constexpr功能，回落到好老std=c++0x風格僅僅使用struct template with values計算的。例如，不要做

constexpr uintmax_t fact(uint n) { 
    return n>1 ? n*fact(n-1) : (n==1 ? 1 : 0); 
} 

但

template <uint N> struct fact { 
    uintmax_t value=N*fact<N-1>::value; 
} 
template <> struct fact<1> 
    uintmax_t value=1; 
} 
template <> struct fact<0> 
    uintmax_t value=0; 
} 

的struct方法是保證在編譯時專門評估。

事實上，在提升的人設法做到compile time parser是一個強烈的信號，儘管乏味，這種方法應該是可行的 - 這是一次性成本，也許人們可以認爲它是一種投資。

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例如：

電源結構：

// ***Warning: note the unusual order of (power, base) for the parameters 
// *** due to the default val for the base 
template <unsigned long exponent, std::uintmax_t base=10> 
struct pow_struct 
{ 
private: 
    static constexpr uintmax_t at_half_pow=pow_struct<exponent/2, base>::value; 
public: 
    static constexpr uintmax_t value= 
     at_half_pow*at_half_pow*(exponent % 2 ? base : 1) 
    ; 
}; 

// not necessary, but will cut the recursion one step 
template <std::uintmax_t base> 
struct pow_struct<1, base> 
{ 
    static constexpr uintmax_t value=base; 
}; 


template <std::uintmax_t base> 
struct pow_struct<0,base> 
{ 
    static constexpr uintmax_t value=1; 
}; 

構建令牌

template <uint vmajor, uint vminor, uint build> 
struct build_token { 
    constexpr uintmax_t value= 
     vmajor*pow_struct<9>::value 
    + vminor*pow_struct<6>::value 
    + build_number 
    ; 
}