Как компилируются шаблоны

Шаблон сам по себе не порождает машинного кода, это рецепт. Код появляется, когда шаблон используется с конкретными аргументами: компилятор подставляет типы и компилирует получившуюся функцию или класс. Поэтому определение шаблона должно быть видно в каждой единице трансляции, где он инстанцируется, и шаблоны живут в заголовках. В итоге одно и то же std::vector<int>::push_back компилируется во многих .o-файлах, и это законно: такие функции помечены как inline-сущности, а линковщик оставляет одну копию. Платим временем сборки и иногда размером бинарника, если инстанцирований с разными типами очень много. Лечится явным инстанцированием в одном .cpp и extern template в заголовке, вынесением независимой от типа части в нешаблонный код, предкомпилированными заголовками и модулями C++20. Найти виновников помогают -ftime-trace в Clang и анализ размеров символов в бинарнике.