为何consteval版RNG总是返回零？咨询C++标准对应条款

在C++中，有一种实现随机数生成器（RNG）的方式是返回局部变量的地址：

void const* rng() noexcept { char c; return &c; }

这里利用每次函数调用时局部变量栈地址不同的特性，生成“随机”地址。

但尝试将其改为consteval变体时：

template <auto C> constexpr auto c() noexcept { return C; }
consteval void const* rng() noexcept { char c; return &c; }

函数始终返回空指针。这种行为的依据可以在C++标准的常量表达式规则中找到：

核心标准条款依据 #

根据C标准的§7.7（常量表达式）章节（以C20为例）：

• 常量表达式中，不能引用自动存储期对象的地址，除非该对象是用constexpr声明且具备常量初始化，或是满足特定条件的临时对象。而consteval函数要求整个函数的求值结果必须是合法的常量表达式。

上述consteval版本的rng函数中，char c是函数内的局部自动变量，它的地址无法构成合法的常量表达式。编译器遇到这种违规情况时，会将该地址视为无效值，最终表现为返回空指针。

可编译变体的合理性 #

编辑2中的代码在Clang中可以正常编译：

template <auto C> constexpr auto c() noexcept { return C; }
consteval auto rng1() noexcept { return &c<1>;}
consteval auto rng2() noexcept { return &c<2>;}

原因是&c<1>获取的是模板函数实例化后的函数地址，而函数属于静态存储期实体，其地址是合法的常量表达式，符合标准中对常量表达式允许引用静态存储期实体地址的规定，因此可以在consteval函数中返回。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user1095108