0. 何为模板特化
C++模板最普遍的用法是为一个（编译期确定的）未知类型定义类或者函数。但有时会遇到这样一种情况：这些通用的实现并不满足某些特定类型下的需求。这时，就需要使用C++模板特化，为指定类型定义一个不同的实现。
C++的模板特化有两种：全特化（可用于类或函数）以及偏特化（仅能用于类）。
全特化意味着，该实现的所有模板参数都已经被确定，对应的，偏特化表示其中只有部分模板参数是确定的。本篇将只介绍全特化，后者使用场景不多，等下一篇再展开介绍。
2. 全特化 in action
2.1. 定义一个使用场景
在工程中比较底层的代码中，经常会遇到需要做特殊处理的模板类型。例如，定义一个通用的to_str<T>()函数，或者定义一个lesser_than<T>(a, b)，不同类型有着不同的处理方式。
本篇以实现通用的to_str<T>(v)函数为例，简单介绍全特化的使用方法。
2.2. 定义一个通用的实现
首先我们定义一个通用的函数如下：
// to_str.h
template<typename T>
std::string to_str(const T& t)
{
std::ostringstream oss;
oss << "trival value: [" << t << "]";
return oss.str();
}内容很简单，无非是把typename T类型使用std::ostringstream进行导出处理（关于<<操作符在后面会有解释，见第3节）。
现在，我们可以在任何地方，只要引用了这个文件，就可以做一些简单的转字符串操作了：
std::cout << "Trival Values:" << std::endl;
std::cout << to_str(32) << std::endl;
std::cout << to_str("const char *") << std::endl;
std::cout << to_str(34.56) << std::endl;2.3 声明并定义一个全特化实现
但假如我们有这样一个类，很明显是无法直接使用这个函数进行to_str()操作的：
// my_special_class.h
class MySpecialClass
{
public:
int val1;
int val2;
explicit MySpecialClass(int val1, int val2) : val1(val1), val2(val2)
{
}
};2.3.1. 普通实现
首先我们声明一个定义如下：
// to_str.h
template<>
std::string to_str<MySpecialClass>(const MySpecialClass& t);有三点可能会引起注意的地方：
template<>标明这是一个模板相关的实现；- 这里只进行了声明，但并没有做任何定义；
- 模板特化声明要放在通用类型的声明与定义之后，否则编译器不认识这个声明。
这时，我们将在头文件以外实现它的定义，此处放到to_str.cpp中：
// to_str.cpp
#include "to_str.h"
#include "my_special_class.h"
template<>
std::string to_str<MySpecialClass>(const MySpecialClass& t)
{
return t.str();
}这样我们就可以如下使用to_str()函数了：
MySpecialClass spclass{
12, 34
};
std::cout << to_str(spclass) << std::endl;2.3.2. inline实现
普通实现中，可以注意到，它像一个普通的函数一样，将声明与定义分拆到了.h头文件和.cpp源文件中。为什么不直接将如下定义像模板通用实现一样放到.h头文件中呢？
// to_str.cpp
template<>
std::string to_str<MySpecialClass>(const MySpecialClass& t)
{
return t.str();
}原因是，已经全特化的函数就等于一个普通的函数，在头文件中进行定义会遇到那个经典的“重定义”问题。解决方法也很简单，要么如前一小节中所述，拆分声明与定义，要么在函数声明中加入inline关键字，这也表示着“使用该定义做展开”：
// to_str.h
template<>
inline std::string to_str<MySpecialClass>(const MySpecialClass& t)
{
return t.str();
}3. 对<<操作符的一点解释
在本示例中，还有一种方法，可以不使用全特化，但仍然可以用to_str模板函数，方法就是为MySpecialClass定义<<操作符。
这里暂时不展开太多内容，将来可能会另外记录一下各种操作符的使用经验。
4. 完整示例代码
// to_str.h
#pragma once
#ifndef TO_STR_H_
#define TO_STR_H_
#include <string>
#include <sstream>
class MySpecialClass;
template<typename T>
std::string to_str(const T& t)
{
std::ostringstream oss;
oss << "trival value: [" << t << "]";
return oss.str();
}
template<>
std::string to_str<MySpecialClass>(const MySpecialClass& t);
template<>
std::string to_str<std::string>(const std::string& t)
{
return "[" + t + "]";
}
#endif // !TO_STR_H_
// my_special_class.h
#pragma once
#ifndef MY_SPECIAL_CLASS_H_
#define MY_SPECIAL_CLASS_H_
#include <string>
#include <sstream>
class MySpecialClass
{
public:
int val1;
int val2;
explicit MySpecialClass(int val1, int val2) : val1(val1), val2(val2)
{
}
std::string str() const
{
std::ostringstream oss;
oss << "val1: [" << val1 << "], val2: [" << val2 <<"]";
return oss.str();
}
};
#endif // !MY_SPECIAL_CLASS_H_
// to_str.cpp
#include "to_str.h"
#include "my_special_class.h"
template<>
std::string to_str<MySpecialClass>(const MySpecialClass& t)
{
return t.str();
}
// main.cpp
#include <iostream>
#include "to_str.h"
#include "my_special_class.h"
int main(int argc, char** argv)
{
MySpecialClass spclass{
12, 34
};
std::cout << "Trival Values:" << std::endl;
std::cout << to_str(32) << std::endl;
std::cout << to_str("const char *") << std::endl;
std::cout << to_str(34.56) << std::endl;
std::cout << std::endl;
std::cout << "Template Specialization:" << std::endl;
std::cout << to_str(std::string("string val")) << std::endl;
std::cout << to_str(spclass) << std::endl;
return 0;
}结果如下：