C++模板的声明和定义为什么不能分写在.h与.cpp文件中

一般情况下，编写一个类一般将头文件（.h文件）和源文件（.cpp文件）进行分离。.h文件定义类和函数，.cpp文件中进行函数的实现， 然后提供给其他.cpp文件调用。但是在使用模板时，这种习惯性做法将变得不再有用，因为当实例化一个模板时，编译器必须看到模板确切的定义，而不仅仅是它的声明。

模板定义很特殊，由template<…>处理的任何东西都意味着编译器在当时不为它分配存储空间（没有具体的函数时不会对模板实例化），它一直处于等待状态直到被一个模板实例告知。在编译器和连接器的某一处，有一机制能去掉指定模板的多重定义。所以为了容易使用，几乎总是在头文件中放置全部的模板声明和定义。

由于C++是独立编译，例如a.cpp、b.cpp、c.cpp三个文件，先独立编译成三个独立的目标文件，即a.o、b.o、c.o，然后再通过链接器链接起来，生成可执行文件。

在编译时，a.cpp发现一个函数调用，在当前文件找不到函数定义，则在函数位置生成符号，在链接时，再寻找这个函数。

模板类是两次编译。第一次编译时只对模板进行编译，不生成具体函数，在调用时才生成具体函数。为什么不能在第一次编译就生成具体函数呢？请看下图（取自vector模板源码迭代器“+”的定义和声明）：

标准要求编译器（VS、GCC）在实例化模板时必须在上下文中可以查看到其定义实体；而反过来，在看到实例化模板之前，编译器对模板的定义体是不处理的——原因很简单，编译器怎么会预先知道“typename” 实参是什么类型呢？因此模板的实例化与定义体必须放到同一翻译单元中。

所以，最好的办法就是将模板的声明和定义都放置在同一个.h文件中。这同时也是为什么所有的STL头文件都包含模板定义的原因。