当您在编译步骤中使用模板时，编译器将为每个模板实例化生成代码。在编译和链接过程中，.cpp文件被转换为纯对象或机器代码，其中包含引用或未定义的符号，因为main.cpp中包含的.h文件没有实现YET。这些文件已准备好与另一个对象文件链接，该对象文件定义了模板的实现，因此您拥有完整的a.out可执行文件。

然而，由于模板需要在编译步骤中进行处理，以便为您定义的每个模板实例化生成代码，因此简单地编译一个与它的头文件分离的模板是行不通的，因为它们总是并行的，因为每个模板实例化都是一个全新的类。在常规类中，您可以将.h和.cpp分开，因为.h是该类的蓝图，.cpp是原始实现，因此任何实现文件都可以定期编译和链接，但是使用模板.h是类外观的蓝图，而不是对象外观，这意味着模板.cpp文件不是类的原始常规实现，它只是一个类的蓝图，因此任何.h模板文件的实现都无法编译，因为您需要一些具体的东西来编译，在这个意义上，模板是抽象的。

因此，模板永远不会单独编译，只在其他源文件中有具体实例化的地方编译。然而，具体的实例化需要知道模板文件的实现，因为简单地使用.h文件中的具体类型修改类型名T并不能完成任务，因为.cpp要链接什么，我以后找不到它，因为记住模板是抽象的，无法编译，所以我现在不得不给出实现，这样我就知道要编译和链接什么，现在我有了实现，它就链接到了封闭的源文件中。基本上，当我实例化一个模板时，我需要创建一个全新的类，如果我不知道该类在使用我提供的类型时应该是什么样子，我就不能这样做，除非我通知编译器模板实现，所以现在编译器可以用我的类型替换t，并创建一个可以编译和链接的具体类。

总之，模板是类外观的蓝图，类是对象外观的蓝图。我不能将模板与它们的具体实例化分开编译，因为编译器只编译具体类型，换句话说，至少在C++中，模板是纯语言抽象的。可以说，我们必须对模板进行去抽象，我们通过给它们一个具体的类型来处理，这样我们的模板抽象就可以转换为一个常规的类文件，进而可以正常编译。分隔template.h文件和template.cpp文件是没有意义的。这是没有意义的，因为.cpp和.h的分离仅限于.cpp可以单独编译和单独链接的地方，因为我们不能单独编译它们，因为模板是一个抽象，因此，我们总是被迫将抽象与具体实例化放在一起，其中具体实例化总是必须知道所使用的类型。

这意味着typename T get在编译步骤而不是链接步骤中被替换，所以如果我试图编译一个模板而不将T替换为一个对编译器来说完全没有意义的具体值类型，结果无法创建对象代码，因为它不知道T是什么。

从技术上讲，可以创建某种功能来保存template.cpp文件，并在其他源中找到它们时切换类型。

附带说明一下，当为模板类进行专门化时，可以将头与实现分开，因为根据定义，专门化意味着我专门化了一个可以单独编译和链接的具体类型。

这意味着定义模板类的方法实现的最可移植的方式是在模板类定义中定义它们。

template < typename ... >
class MyClass
{

    int myMethod()
    {
       // Not just declaration. Add method implementation here
    }
};

模板通常用于标头中，因为编译器需要实例化不同版本的代码，这取决于为模板参数给定/推导的参数，并且（作为程序员）更容易让编译器多次重新编译同一代码，然后进行重复数据消除。请记住，模板并不直接表示代码，而是该代码的多个版本的模板。当您在.cpp文件中编译非模板函数时，您正在编译一个具体的函数/类。模板的情况并非如此，它可以用不同的类型实例化，也就是说，当用具体类型替换模板参数时，必须发出具体的代码。

export关键字有一个功能，用于单独编译。导出功能在C++11中被弃用，而且，AFAIK中只有一个编译器实现了它。你不应该利用出口。在C++或C++11中，单独编译是不可能的，但在C++17中，如果概念允许，我们可以有一些单独编译的方法。

为了实现单独的编译，必须可以进行单独的模板体检查。似乎可以用概念来解决问题。看看最近发表在标准委员会会议。我认为这不是唯一的要求，因为您仍然需要为用户代码中的模板代码实例化代码。

模板的单独编译问题我想也是迁移到模块时出现的问题，目前正在进行中。

编辑：截至2020年8月，模块已经成为C++的现实：https://en.cppreference.com/w/cpp/language/modules

这是因为需要单独编译，并且模板是实例化样式多态性。

让我们更接近具体的解释。假设我有以下文件：

小时声明类MyClass＜T＞的接口foo.cpp定义类MyClass＜T＞的实现棒.cpp使用MyClass＜int＞

独立编译意味着我应该能够独立于bar.cpp编译foo.cpp。编译器完全独立地在每个编译单元上完成分析、优化和代码生成的所有艰苦工作；我们不需要做整个程序分析。只有链接器需要一次处理整个程序，而且链接器的工作要简单得多。

当我编译foo.cpp时，bar.cpp甚至不需要存在，但我应该仍然能够将我已经拥有的foo.o与我刚刚制作的bar.o链接在一起，而不需要重新编译foo.cpp。foo.cpp甚至可以被编译成一个动态库，在没有foo.cpp的情况下分发到其他地方，并与他们在我编写foo.cpp多年后编写的代码链接。

“实例化样式多态性”意味着模板MyClass＜T＞实际上不是一个通用类，它可以编译为可用于任何T值的代码。这会增加诸如装箱之类的开销，需要将函数指针传递给分配器和构造函数等。C++模板的目的是避免编写几乎相同的类MyClass_int、类MyClass_float等，但最终仍然能够编写出编译后的代码，就像我们分别编写了每个版本一样。因此，模板实际上就是模板；类模板不是类，它是为我们遇到的每个T创建新类的方法。模板不能编译成代码，只能编译实例化模板的结果。

因此，当编译foo.cpp时，编译器无法看到bar.cpp以知道需要MyClass＜int＞。它可以看到模板MyClass＜T＞，但不能为此发出代码（它是一个模板，而不是类）。编译bar.cpp时，编译器可以看到它需要创建MyClass＜int＞，但它看不到模板MyClass＜t＞（只有foo.h中的接口），因此无法创建它。

如果foo.cpp本身使用MyClass＜int＞，那么编译foo.cpp时将生成该代码，因此当bar.o链接到foo.o时，它们可以连接起来并工作。我们可以使用这个事实，通过编写一个模板，在.cpp文件中实现一组有限的模板实例化。但bar.cpp无法将模板用作模板，并在它喜欢的任何类型上实例化它；它只能使用foo.cpp作者认为可以提供的模板类的预先存在的版本。

您可能会认为，在编译模板时，编译器应该“生成所有版本”，在链接过程中过滤掉从未使用过的版本。除了由于指针和数组等“类型修改器”特性，即使是内置类型也可以产生无限数量的类型，因此这种方法将面临巨大的开销和极端困难外，现在我通过添加以下内容来扩展程序时会发生什么：

巴兹卡普声明并实现类BazPrivate，并使用MyClass＜BazPrivate＞

除非我们

每次我们更改程序中的任何其他文件时，都必须重新编译foo.cpp，以防它添加了MyClass的新实例＜T＞要求baz.cpp包含（可能通过headerincludes）MyClass＜T＞的完整模板，以便编译器可以在编译baz.cpp期间生成MyClass＜BazPrivate＞。

没有人喜欢（1），因为整个程序分析编译系统需要很长时间才能编译，而且如果没有源代码，就无法分发编译后的库。所以我们有（2）。

我建议看看这个gcc页面，它讨论了模板实例化的“cfront”和“borland”模型之间的权衡。

https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.6.4/gcc/Template-Instantiation.html

“borland”模型符合作者的建议，提供完整的模板定义，并多次编译。

它包含关于使用手动和自动模板实例化的明确建议。例如，“-repo”选项可用于收集需要实例化的模板。或者另一个选项是使用“-fno隐式模板”禁用自动模板实例化，以强制手动模板实例化。

根据我的经验，我依赖于为每个编译单元实例化的C++标准库和Boost模板（使用模板库）。对于我的大型模板类，我为所需的类型进行了一次手动模板实例化。

这是我的方法，因为我提供的是一个工作程序，而不是用于其他程序的模板库。这本书的作者Josuttis在模板库方面做了大量工作。

如果我真的担心速度，我想我会探索使用预编译头https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Precompiled-Headers.html

这在许多编译器中得到了支持。然而，我认为使用模板头文件时，预编译头文件会很困难。

在头文件中编写声明和定义是一个好主意的另一个原因是为了可读性。假设Utility.h中有这样一个模板函数：

template <class T>
T min(T const& one, T const& theOther);

在Utility.cpp中：

#include "Utility.h"
template <class T>
T min(T const& one, T const& other)
{
    return one < other ? one : other;
}

这需要这里的每个T类实现小于运算符（<）。当您比较两个尚未实现“<”的类实例时，它将抛出编译器错误。

因此，如果将模板声明和定义分开，则无法仅读取头文件来查看此模板的输入和输出，以便在自己的类上使用此API，尽管在这种情况下编译器会告诉您需要重写哪个运算符。