如何基于另一翻译单元的类型信息进行静态内存分配且不暴露内部依赖

针对无堆嵌入式场景、不暴露内部头文件的需求，以下三种方案都可以实现，可根据你的项目情况选择：

方案1：手动维护编译期常量（最易实现） #

这是嵌入式场景最常用的方案，不需要修改构建逻辑，只需要在公开头文件暴露固定的大小和对齐常量，内部加静态断言校验即可。

1. 新增对外暴露的工厂头文件，不需要引入任何内部依赖：

// 公开头文件：MyClassFactory.h
#include <cstddef>
#include "Interface.h"

// 对外公开的大小、对齐常量，值和内部MyClass的实际参数保持一致
constexpr size_t kMyClassSize = 64;
constexpr size_t kMyClassAlign = 8;

Interface* createMyClassAt(uint8_t* location);

2. 内部实现文件添加静态断言，避免修改MyClass后忘记更新常量：

// 内部实现文件：MyClass.cpp
#include "MyClass.h"
#include "MyClassFactory.h"

// 编译期校验，不匹配会直接报错
static_assert(sizeof(MyClass) == kMyClassSize, "MyClass大小与公开常量不匹配，请更新kMyClassSize");
static_assert(alignof(MyClass) == kMyClassAlign, "MyClass对齐值与公开常量不匹配，请更新kMyClassAlign");

Interface* createMyClassAt(uint8_t* location) {
    return new (location) MyClass();
}

3. 用户侧使用方式：

// somefile.cpp
#include "Interface.h"
#include "MyClassFactory.h"

// 用alignas指定对齐，避免未定义行为
alignas(kMyClassAlign) uint8_t myClassContainer[kMyClassSize];

int main() {
    Interface* obj = createMyClassAt(myClassContainer);
    // 正常使用obj
    obj->~Interface(); // 销毁时手动调用虚析构即可
}

方案2：构建系统自动生成头文件（适合多实现类场景） #

你提到的构建系统提取大小生成头文件的方案完全可行，适合实现类多、迭代频繁的场景，不需要手动维护常量，也不会泄露内部依赖。
以CMake为例，实现逻辑如下：

1. 编写大小生成工具源码：

// gen_size.cpp
#include <iostream>
#include "MyClass.h"

int main() {
    std::cout << R"(#pragma once
#include <cstddef>
)";
    std::cout << "constexpr size_t kMyClassSize = " << sizeof(MyClass) << ";\n";
    std::cout << "constexpr size_t kMyClassAlign = " << alignof(MyClass) << ";\n";
    // 其他实现类的大小、对齐可以在这里统一生成
    return 0;
}

2. 添加CMake自定义命令，构建时自动生成公开头文件：

# 构建大小生成工具
add_executable(gen_size gen_size.cpp)
target_include_directories(gen_size PRIVATE 内部头文件路径)

# 定义生成头文件的规则，MyClass.h修改时会自动重新生成
add_custom_command(
    OUTPUT ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/public/ClassSize.h
    COMMAND gen_size > ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/public/ClassSize.h
    DEPENDS gen_size MyClass.h 其他实现类头文件
)

# 把生成的头文件加入静态库的公开include目录
add_library(你的静态库名 STATIC MyClass.cpp ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/public/ClassSize.h)
target_include_directories(你的静态库名 PUBLIC ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/public)

如果是交叉编译场景无法运行本地生成的gen_size，可以改用objdump/readelf读取内置在目标文件中的大小常量值生成头文件，同样可以实现自动化。

方案3：统一最大缓冲区（适合少量实现类场景） #

如果所有继承Interface的实现类大小可控，可以直接对外暴露统一的最大大小和对齐，用户不需要区分不同类的参数，使用更简单：

1. 公开头文件定义统一常量：

constexpr size_t kMaxImplSize = 128; // 保证大于所有实现类的大小
constexpr size_t kMaxImplAlign = 8; // 保证大于等于所有实现类的对齐值

2. 内部所有实现类加静态断言校验：

static_assert(sizeof(MyClass1) <= kMaxImplSize);
static_assert(alignof(MyClass1) <= kMaxImplAlign);
static_assert(sizeof(MyClass2) <= kMaxImplSize);
static_assert(alignof(MyClass2) <= kMaxImplAlign);
// 所有实现类都添加以上校验

• 必须处理内存对齐：直接定义的uint8_t数组默认是1字节对齐，和类的实际对齐要求不匹配会触发硬件异常等未定义行为，必须用alignas指定对齐。
• Interface的析构函数必须声明为虚函数，保证用户手动调用析构时可以正确执行子类的析构逻辑。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Richard W