一般情況下，編寫一個類一般將頭文件（.h文件）和源文件（.cpp文件）進行分離。.h文件定義類和函數，.cpp文件中進行函數的實現， 然后提供給其他.cpp文件調用。但是在使用模板時，這種習慣性做法將變得不再有用，因為當實例化一個模板時，編譯器必須看到模板確切的定義，而不僅僅是它的聲明。
模板定義很特殊，由template<…>處理的任何東西都意味着編譯器在當時不為它分配存儲空間（沒有具體的函數時不會對模板實例化），它一直處於等待狀態直到被一個模板實例告知。在編譯器和連接器的某一處，有一機制能去掉指定模板的多重定義。所以為了容易使用，幾乎總是在頭文件中放置全部的模板聲明和定義。
由於C++是獨立編譯，例如a.cpp、b.cpp、c.cpp三個文件，先獨立編譯成三個獨立的目標文件，即a.o、b.o、c.o，然后再通過鏈接器鏈接起來，生成可執行文件。
在編譯時，a.cpp發現一個函數調用，在當前文件找不到函數定義，則在函數位置生成符號，在鏈接時，再尋找這個函數。
模板類是兩次編譯。第一次編譯時只對模板進行編譯，不生成具體函數，在調用時才生成具體函數。為什么不能在第一次編譯就生成具體函數呢？請看下圖（取自vector模板源碼迭代器“+”的定義和聲明）：
標准要求編譯器（VS、GCC）在實例化模板時必須在上下文中可以查看到其定義實體；而反過來，在看到實例化模板之前，編譯器對模板的定義體是不處理的——原因很簡單，編譯器怎么會預先知道“typename” 實參是什么類型呢？因此模板的實例化與定義體必須放到同一翻譯單元中。
所以，最好的辦法就是將模板的聲明和定義都放置在同一個.h文件中。這同時也是為什么所有的STL頭文件都包含模板定義的原因。