强制在编译时评估类的类 const 成员

Question

我正在使用 SFML 创建一个 Snake 游戏，并且我有一个具体的类 SnakeGame 包含我的类的所有数据成员，例如窗口大小、游戏地图的大小、蛇的颜色等。因此，我班级的内部成员如下所示：

class SnakeGame
{
private:
    //....
    const sf::Vector2u windowSize{400, 336};
    const sf::Color snakeColor {0, 0, 0};
    //...etc...
public:
    SnakeGame() : 
        renderWindow {sf::VideoMode{windowSize.x, windowSize.y}, /*other arguments*/ },
        snake {snakeColor, /*other arguments*/} 
        /*etc*/ 
    {}

但是，这不起作用，我得到一个不可见的窗口，让我相信这些论点尚未构建。在阅读了另一篇 SO 帖子后，我读到 const 成员作为类的成员不会在编译时评估，而是在运行时实例化类时评估，并且它们的行为方式与 const 变量完全相同。因此，当我在main 中实例化SnakeGame 时，会评估变量windowSize 和snakeColor，因此我不能在我的类的初始化程序列表中使用它们。为了尝试解决这个困境，我决定切换到static constexpr 变量，但不幸的是我意识到sf::Vector<T> 没有constexpr 构造函数，sf::Color 也没有。当然，我想我可以切换到整数类型，例如窗口大小的static constexpr unsigned int，但最终这会变得重复，尤其是对于颜色。所以我决定走另一条路。我所做的是创建另一个文件GameData.hpp，并在其中执行此操作：

namespace gd //For game data
{
    const sf::Vector2u windowSize{400, 336};
    const sf::Color snakeColor {0, 0, 0};
    //...etc...
}

但是，我不喜欢这种解决方案，因为即使现在在编译时评估此数据，如果它们包含适当的头文件，我的所有类也可以访问它，而不仅仅是SnakeGame。这样一来，我觉得我班级的内部数据结构正在被揭示。这导致了我的问题，即：有没有办法强制 const 类的成员在编译时进行评估，这样这些变量可以在初始化列表中使用，并保证它们会建好了吗？

Answer 1

这里有几个选项，所有选项都需要权衡取舍。我按照我认为最好到最差的粗略顺序对它们进行了排名，但您的权衡可能会有所不同。

• 重构您的代码，使颜色和窗口大小不是全局常量。作为一名玩家，我想要一条绿蛇，而不是黑蛇，我想要一个两倍大的棋盘。这可能涉及将它们保留为成员变量，但这次不是常量，并且可能对它们进行重新排序，以便您可以在其他成员变量的初始化中使用它们。
• 将编译器设置为 C++17 模式，并将 snakeColor 设为 inline static const 变量。如果您想要一个只有头文件的库并且可以使用 C++17，这是最好的选择。
• 使其成为const static 数据成员，并将const sf::Color SnakeGame::snakeColor {0, 0, 0} 添加到一个.cpp 文件中。如果您不想要仅包含标头的库，这是最佳选择。
• 创建一个getColor static const sf::Color& getSnakeColor() 方法，其中包含一个static 常量，然后返回它。 static 关键字在函数中的含义略有不同，然后您可以在那里做您想做的事情。但是，这意味着您需要更改使用它的语法。
• 按照您在回答中的建议使用命名空间。如果其他所有内容都在namespace snake 中，那么您将这些变量放在snake::details 中，那么按照惯例人们会知道他们不应该看那里。不过，与其他选项不同，这不是强制执行的。
• 向 SFML 提交功能请求以将 Vector2u 和 Color 转换为文字类型，以便您可以使用 constexpr。显然，这需要更长的时间，并且不能保证有效。
• 重新排序类以将成员置于更有用的顺序中，as suggested by VTT in the comments。这与第一个选项相同，我说我最喜欢第一个选项，但将它们保持为常量，对于类的每个实例具有相同的值。我将它放在列表底部的原因是，这意味着您的班级的每个副本 都会携带一份颜色和窗口大小的副本，而您实际上只需要一个。

我可能忘记了其他选项。例如，有一种涉及帮助模板类的方法，您可以使用它来获取仅标头库，无需inline 成员变量支持，也无需切换到函数调用来访问数据，而private说明符被强制执行。不过，我不太记得如何让它发挥作用，而且它比通常的价值要复杂得多。