如何保留C++命名构造器语法并避免误作为成员方法调用？

我特别喜欢命名构造器（即返回自身类对象的静态方法）的语法，但经常不小心把它当成成员方法调用，导致对象没被正确修改。想找个既能保留这种语法，又能避免这类错误的办法。

我已经用了以as开头的命名规范（比如static Point Point::asPolar(...);），也考虑过把默认构造函数设为私有，但不确定这是不是最优解。

坚持用这种语法的原因：我总记不住自己定义的全局函数，不想把函数放在全局命名空间，用同名命名空间又觉得别扭，放在类的命名空间里用起来更顺手。

示例代码：

class TextureDef {
public:
    TextureDef(){} // 默认是1x1x1、2D、r8等参数
    static TextureDef as1D(uint32 xSize, TextureFormat::Type format = TextureFormat::rgba8, uint8 mipmapCount = 1);
    static TextureDef as2D(uint32 xSize, uint32 ySize, TextureFormat::Type format = TextureFormat::rgba8, uint8 mipmapCount = 1);
    static TextureDef as3D(uint32 xSize, uint32 ySize, uint32 zSize, TextureFormat::Type format = TextureFormat::rgba8, uint8 mipmapCount = 1);
    static TextureDef as1Darray(uint32 xSize, uint32 arrayCount, TextureFormat::Type format = TextureFormat::rgba8, uint8 mipmapCount = 1);     
    static TextureDef as2Darray(uint32 xSize, uint32 ySize, uint32 arrayCount, TextureFormat::Type format = TextureFormat::rgba8,uint8 mipmapCount = 1);        
    static TextureDef asBuffer(uint32 xSize, TextureFormat::Type format = TextureFormat::rgba8);    
    static TextureDef asRect(uint32 xSize, uint32 ySize, TextureFormat::Type format = TextureFormat::rgba8);        
    static TextureDef asCubemap(uint32 xySize, TextureFormat::Type format = TextureFormat::rgba8, uint8 mipmapCount = 1);       
    static TextureDef asCubemapArray(uint32 xySize, uint32 arrayCount, TextureFormat::Type format = TextureFormat::rgba8, uint8 mipmapCount = 1);
    static TextureDef as2DMS(uint32 xSize, uint32 ySize, TextureFormat::Type format = TextureFormat::rgba8, uint8 samples = 4);     
    static TextureDef as2DMSarray(uint32 xSize, uint32 ySize, uint32 arrayCount, TextureFormat::Type format = TextureFormat::rgba8, uint8 samples = 4); 

    ...
};

void usageExample(Canvas & canvas) {

    // 这种语法用着特别爽，毕竟我重度依赖自动补全
    canvas.allocTexture(TextureDef::as2D(100, 100));

    // 但我偶尔会犯蠢...
    TextureDef def;
    def.as2D(100, 100);  // `def`根本没被修改
    canvas.allocTexture(def); 
}

方案一：将默认构造设为私有，强制使用命名构造器 #

把默认构造函数改成私有，同时新增一个asDefault静态方法来创建默认参数的对象，从根源上避免创建空对象后误调用静态方法的情况。

修改后的类示例：

class TextureDef {
private:
    TextureDef(){} // 默认构造私有
public:
    static TextureDef asDefault() { return TextureDef(); } // 替代默认构造
    static TextureDef as1D(...);
    // 其他静态构造方法保持不变...
    
    // 如果需要修改已有的对象，可以加对应的成员方法，比如：
    TextureDef& setAs2D(uint32 xSize, uint32 ySize, ...) {
        // 这里修改当前对象的参数
        return *this;
    }
};

这样你就没办法直接TextureDef def;创建对象，必须用TextureDef def = TextureDef::asDefault();，从源头减少误操作的可能。而且专门的setXXX方法语义更清晰，不会和静态构造器混淆。

方案二：删除成员方法版本，编译期拦截错误调用 #

这种方法不需要改变现有静态构造器的写法，只需要在类里声明同名的成员方法并标记为delete，当你不小心用对象调用def.as2D()时，编译器会直接报错，把错误扼杀在编译阶段。

修改后的类示例：

class TextureDef {
public:
    TextureDef(){}
    // 静态构造方法保持不变
    static TextureDef as2D(uint32 xSize, uint32 ySize, TextureFormat::Type format = TextureFormat::rgba8, uint8 mipmapCount = 1);
    
    // 删除成员方法版本，禁止对象调用
    void as2D(uint32 xSize, uint32 ySize, TextureFormat::Type format = TextureFormat::rgba8, uint8 mipmapCount = 1) = delete;
    
    // 其他asXXX方法同理，都加对应的delete成员方法
    void as1D(...) = delete;
    void as3D(...) = delete;
    // ...
};

这个方案完全保留了你喜欢的静态构造器语法，只要你误写成员调用，编译器就会抛出明确错误，比如GCC会提示error: use of deleted function 'void TextureDef::as2D(...)'，直接阻止你犯这种错误。

方案三：重载成员方法并返回引用（可选，不推荐） #

如果偶尔确实需要修改现有对象，可以给每个asXXX静态方法重载一个成员版本，让它修改当前对象并返回自身引用，这样即使误调用也能达到预期效果。但这种方法会让静态构造器和成员方法的语义混淆，长期来看可能增加理解成本，所以不推荐作为首选。

示例：

class TextureDef {
public:
    TextureDef(){}
    static TextureDef as2D(uint32 xSize, uint32 ySize, ...) {
        TextureDef def;
        // 初始化def的参数
        return def;
    }
    
    TextureDef& as2D(uint32 xSize, uint32 ySize, ...) {
        // 修改当前对象的参数
        return *this;
    }
};

这样def.as2D(100,100)会直接修改def对象，但缺点是静态方法和成员方法同名，容易让其他开发者困惑，也违背了命名构造器原本“创建新对象”的语义。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Anne Quinn