注意：没有必要将实现放在头文件中，请参阅答案末尾的替代解决方案。

无论如何，代码失败的原因是，在实例化模板时，编译器使用给定的模板参数创建一个新类。例如：

template<typename T>
struct Foo
{
    T bar;
    void doSomething(T param) {/* do stuff using T */}
};

// somewhere in a .cpp
Foo<int> f; 

当读取这一行时，编译器将创建一个新类（让我们称之为FooInt），这相当于以下内容：

struct FooInt
{
    int bar;
    void doSomething(int param) {/* do stuff using int */}
}

因此，编译器需要访问方法的实现，以使用模板参数（在本例中为int）实例化它们。如果这些实现不在标头中，那么它们将无法访问，因此编译器将无法实例化模板。

对此的常见解决方案是在头文件中写入模板声明，然后在实现文件（例如.tpp）中实现类，并在头的末尾包含该实现文件。

食品h

template <typename T>
struct Foo
{
    void doSomething(T param);
};

#include "Foo.tpp"

食品.tpp

template <typename T>
void Foo<T>::doSomething(T param)
{
    //implementation
}

这样，实现仍然与声明分离，但编译器可以访问。

替代解决方案

另一个解决方案是保持实现分离，并显式实例化您需要的所有模板实例：

食品h

// no implementation
template <typename T> struct Foo { ... };

食品.cpp

// implementation of Foo's methods

// explicit instantiations
template class Foo<int>;
template class Foo<float>;
// You will only be able to use Foo with int or float

如果我的解释不够清楚，你可以看看这个主题的C++超级常见问题解答。

单独实现的方法如下。

内部_内部.h

template <typename T>
struct Foo
{
    void doSomething(T param);
};

foo.tpp文件

#include "inner_foo.h"

template <typename T>
void Foo<T>::doSomething(T param)
{
    //implementation
}

小时

#include <foo.tpp>

主.cpp

#include <foo.h>

inner_fo.h具有前向声明。foo.tpp具有实现并包括inner_fo.h；而foo.h只有一行，包括foo.tpp。

编译时，将foo.h的内容复制到foo.tpp，然后将整个文件复制到foo.h，然后进行编译。这样，没有任何限制，并且命名是一致的，以换取一个额外的文件。

我这样做是因为代码的静态分析器在*.tpp中看不到类的前向声明时会中断。这在任何IDE中编写代码或使用YouCompleteMe或其他工具时都很烦人。

如果问题是将.h编译为使用它的所有.cpp模块的一部分所产生的额外编译时间和二进制大小膨胀，那么在许多情况下，您可以做的是使模板类从接口的非类型依赖部分的非模板化基类下降，并且该基类可以在.cpp文件中实现。

在实际将模板编译成目标代码之前，需要由编译器实例化模板。只有当模板参数已知时，才能实现此实例化。现在想象一个场景，其中模板函数在a.h中声明，在a.pp中定义，并在b.cpp中使用。编译a.pp时，不一定知道即将到来的编译b.cpp将需要模板的实例，更不用说是哪个特定的实例。对于更多的头文件和源文件，情况可能会很快变得更加复杂。

有人会说，编译器可以更聪明地“前瞻”模板的所有用途，但我确信创建递归或其他复杂场景并不困难。顺便说一句，编译器不会再这样做了。正如Anton所指出的，一些编译器支持模板实例化的显式导出声明，但并非所有编译器都支持它（现在？）。

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。

这是完全正确的，因为编译器必须知道它的分配类型。模板类、函数、枚举等。。如果要将头文件公开或作为库的一部分（静态或动态），则也必须在头文件中实现，因为头文件不像c/cpp文件那样编译。如果编译器不知道该类型，则无法编译它。在.Net中，它可以编译，因为所有对象都派生自Object类。这不是.Net。