C++字符串常量编译时转CRC32数值常量，有办法实现吗？（答案已经公开）

没本

C++源程序里面通常会有些字符串，现在希望编译后生成的可执行文件不要包含这些字符串，而是在编译时转成其字符串的CRC32值。

1. 
   
2. static uint32_t c01[] = { TO_CRC32("This is a string"), TO_CRC32("This is another string") };
   
3. void f()
   
4. {
   
5.     const uint32_t c02 = TO_CRC32("change me to CRC32");
   
6. }
   

复制代码

要求只用C++编译器完成，不允许使用自制预处理程序修改源程序，以免影响源程序的可读性。

还是老规矩，一定时间内无人能解答我就公开答案。这次时间长点，16小时吧。

用了C++11的变长参数模板在编译时生成CRC32快查表，用了C++11的constexpr实现编译时计算的常量表达式函数TO_CRC32()，最后用传统的C/C++函数实现来作验证。
程序在g++ 4.6和clang 3.0下编译运行通过。有了这个，可以搞很多以前做不到的事情了，呵呵。

1. 
   
2. $ cat crc32.cpp
   
3. #include <cstdio>
   
4. #include <cstdint>
   
5. #include <cassert>
   
6. #include <cstring>
   
7. 
   
8. //首先利用变长参数模板实现编译时生成CRC32快查表
   
9. template < uint32_t C, int K = 0 >
   
10. struct crc32tabi {
    
11.     static uint32_t const v =
    
12.         crc32tabi < (C & 1) ? (0xedb88320L ^ (C >> 1)) : (C >> 1), K + 1 >::v;
    
13. };
    
14. 
    
15. template < uint32_t C >
    
16. struct crc32tabi <C, 8 > {
    
17.     static uint32_t const v = C;
    
18. };
    
19. 
    
20. template < int N = 0, uint32_t ... D >
    
21. struct crc32tab:crc32tab < N + 1, D ..., crc32tabi < N >::v > {
    
22. };
    
23. 
    
24. template < uint32_t ... D >
    
25. struct crc32tab <256, D ... > {
    
26.     static uint32_t const crc32_table[sizeof ... (D)];
    
27. };
    
28. 
    
29. template < uint32_t ... D >
    
30. uint32_t const crc32tab < 256, D ... >::crc32_table[sizeof ... (D)] = {
    
31.     D ...
    
32. };
    
33. 
    
34. //在这里实现编译时执行的常量表达式函数
    
35. template < uint32_t N, uint32_t I = 1 >
    
36. struct crc32_calc {
    
37.     static const uint32_t calc (const char (&s)[N]) {
    
38.         static uint32_t const C = crc32_calc < N, I + 1 >::calc (s);
    
39.         return crc32tab <>::crc32_table[(C >> 24) ^ s[N - I - 1]] ^ (C << 8);
    
40.     };
    
41. };
    
42. 
    
43. template < uint32_t N > struct
    
44. crc32_calc <N, N > {
    
45.     static constexpr uint32_t calc (const char (&s)[N]) {
    
46.         return 0x4c11db7;
    
47.     };
    
48. };
    
49. 
    
50. template < uint32_t N >
    
51. constexpr uint32_t TO_CRC32 (const char (&s)[N]) {
    
52.     return crc32_calc < N >::calc (s);
    
53. }
    
54. 
    
55. //用传统的C/C++实现来进行验证
    
56. uint32_t crc32_table[256];
    
57. 
    
58. void make_crc32_table (void) {
    
59.     uint32_t c;
    
60. 
    
61.     int n, k;
    
62.     for (n = 0; n < 256; n++) {
    
63.         c = (uint32_t) n;
    
64.         for (k = 0; k < 8; k++) {
    
65.             if (c & 1) {
    
66.                 c = 0xedb88320L ^ (c >> 1);
    
67.             } else {
    
68.                 c = c >> 1;
    
69.             }
    
70.         }
    
71.         crc32_table[n] = c;
    
72.     }
    
73. }
    
74. 
    
75. uint32_t crc32( const char *p, uint32_t len) {
    
76.     uint32_t sum = 0x4c11db7;
    
77.     while (len--)
    
78.         sum = crc32_table[(sum >> 24) ^ *p++] ^ (sum << 8);
    
79.     return sum;
    
80. }
    
81. 
    
82. #define STR01   "This is a string"
    
83. #define STR02   "This is another string"
    
84. static uint32_t c01[] =
    
85. { TO_CRC32 (STR01), TO_CRC32 (STR02) };
    
86. 
    
87. int main () {
    
88.     make_crc32_table ();
    
89.     for (int i = 0; i < 256; i++)
    
90.         assert( crc32tab <>::crc32_table[i] == crc32_table[i] );
    
91.     printf ("CRC Table check succeed.\n");
    
92.     printf ("help(crc32): %08X, %08X\n",
    
93.                     TO_CRC32 ("help"), crc32("help",4));
    
94.     printf ("c01(p): %08X, %08X\n",
    
95.                     c01[0], c01[1]);
    
96.     printf ("c01(f): %08X, %08X\n",
    
97.                     crc32(STR01,strlen(STR01)),
    
98.                     crc32(STR02,strlen(STR02)));
    
99.     return 0;
    
100. }
     
101. 
     
102. $ g++ -o crc32 -std=c++0x crc32.cpp
     
103. $ ./crc32
     
104. CRC Table check succeed.
     
105. help(crc32): DC8AEE51, DC8AEE51
     
106. c01(p): D577DEDA, DD55A5B6
     
107. c01(f): D577DEDA, DD55A5B6
     
108. $ clang++ -o crc32cl -std=c++0x crc32.cpp
     
109. $ ./crc32cl
     
110. CRC Table check succeed.
     
111. help(crc32): DC8AEE51, DC8AEE51
     
112. c01(p): D577DEDA, DD55A5B6
     
113. c01(f): D577DEDA, DD55A5B6
     
114. $
     

复制代码

bruceteen

CRC是做校验的，我觉得你应该用MD5

没本

能做CRC32自然就能做MD5或者AES256，举个例子就选简单快速的吧。
不过看来没几个人兴趣知道啊，或者觉得这个没用？10多个小时才一个回帖，那答案就先按住不发了。

OwnWaterloo

C++03真能在编译时操作"string"么？
我记得是不行的，《c++ templates》有一章是说未来的发展方向，其中一节就是string/floating literal的。
如果未来方向是指C++11，那应该就容易了，有constexpr与user defined literal……

个人觉得实践中要元编程还是：
1. 换其他语言……
C++的元编程能力是在设计之外，被意外发现的，肯定各种别扭……
2. 用其他程序（可能就有C/C++语言编写）产生C/C++源代码

否则简单的情况还好，复杂的情况就会被编译器实现参差不齐给玩死了……

没本

不是未来吧，我的代码在gcc 4.6和clang 3.0都能运行通过。毕竟这两个编译器就是目前unix的主流了。微软不支持那是他的事。

gtkmm

没本 发表于 2012-02-05 17:53
不是未来吧，我的代码在gcc 4.6和clang 3.0都能运行通过。毕竟这两个编译器就是目前unix的主流了。微软不支 ...

1. "hello world"这样的东西， 是编译期常量， 应该叫“整形数组”， 而不是字符串（当然可以转化成字符串）。
    整形数组包含了完整类型信息， 比如长度。

2. crc32比较简单， 可以inline。

剩下的就很简单了。 不解释， 你明白的。

没本

回复 6# gtkmm


    inline ...... 好吧，我没话说。

OwnWaterloo

回复 5# 没本

我觉得c++03要实现一个可用的，像你在主贴里的 TO_CRC32("arbitrary string literal" 那样，没戏……
可以这样 T<'str'> 但有很多限制……
我猜你的实现方式应该是用到了c++11的特性。

我就不赌书了…… 你也不喜欢

OwnWaterloo

回复 1# 没本

果然是用了c++11了吧…… constexpr与变长模板。

其实有constexpr，应该就不需要使用template进行编译时值的计算了。
使用template进行值的计算在c++03中是不得已而为之。

gtkmm

你写这一堆， 其实就是利用我说的那两个特性。
template < uint32_t N >    constexpr uint32_t TO_CRC32 (const char (&s)[N])
这个传引用， 其实就是取得了“hello world"这样的字符串完整信息。

剩下的， inline有个特点是不能有循环， 这个可以用递归避免掉，
有了字符串完整信息， 就能确定如何递归了，
那堆template， 其实就是inline 递归么。。。。