为什么模板不能分离编译？

答：如果模板的声明和定义不在同一文件内，那么编译在链接阶段的时候会因为找不到对应的函数地址而出错。
详解：
下面的详解以模板函数为例，模板类同样适用。

①首先要知道编译的整个过程和每个过程做了什么事；
如果了解的可以跳过该步骤，如果不知道，可参看：
编译的整个过程：预编译、编译、汇编、链接
②了解编译的四个阶段以及每个阶段做的事情后，再来下面的具体例子：

//fun.h
#pragma once

#include<iostream>

using namespace std;

template <size_t N>
void fun();//模板函数

//fun.cpp
#include "test.h"

//模板函数
template <size_t N>
void fun()
{
    printf("模板函数:%d\n", N);
}

//test.cpp
#include "test.h"

int main()
{
    fun<10>();

    return 0;
}

这里写图片描述

上面的错误就是显示了链接错误；
如果模板函数的声明和定义不在同一个文件，即分离编译，则会出错。
③预编译的时候，其中做的一件事就是“展开头文件”，针对上面的例子，下面的代码就是展开头文件之后的内容：

//fun.cpp
#include<iostream>
using namespace std;

template <size_t N>
void fun();//模板函数

//模板函数
template <size_t N>
void fun()
{
    printf("模板函数:%d\n", N);
}

//test.cpp
#include<iostream>
using namespace std;

template <size_t N>
void fun();//模板函数

int main()
{
    fun<10>();

    return 0;
}

预编译完成后生成fun.i和test.i文件
fun.i中有函数的声明和定义，但是没有函数的调用
test.i中有函数的声明和调用，但是没有函数的定义
④因此在编译阶段的时候，系统对fun.i和test.i文件分别做了这样的处理
fun.i：将fun.i中各函数的的地址保存在一个地址符表中，生成fun.s文件
test.i：在test.i文件中各个函数调用生成的call指令后面留一个位置，生成test.s文件
再经过汇编生成fun.o和test.o；
⑤再到最后一步链接的时候，是将多个.o文件链接生成一个可执行的.exe文件；
并且，在链接成一个文件之前，test.o文件会去fun.o文件中的地址符表里找对应的函数地址，填在call指令的后面
⑥至此，还需要补充的一点就是：如果模板没有被实例化，就不会生成代码
那么，原因就很明显了，因为声明和定义不在同一文件内，导致展开头文件后，fun.o里就只有模板的声明和定义，不存在实例化，所以fun.o文件的地址符表中就没有模板的地址，因此链接的时候，就会找不到地址而报错。

总结：真正原因就是上面的红字解释，如果将详解的内容看懂之后，再回过头看我在文章开头的“精简”的回答，应该就能看懂了。

如果对“预编译、编译、汇编、链接步骤为什么要分开进行？”感兴趣，请参见：

为什么模板不能分离编译？

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