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C++中仿函数(Functor)是什么?(重载了括号运算符的对象)

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2026-01-09 13:36:09

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来源于php中文网

原创

仿函数是重载operator()的类对象,能像函数调用且携带状态和类型信息;普通函数无法保存上下文,而仿函数可维持成员变量实现累加、过滤等逻辑,支持STL算法并优于函数指针与lambda的复用性、内联性及类型明确性。

c++中仿函数(functor)是什么?(重载了括号运算符的对象)

仿函数不是函数,是重载了 operator() 的类对象,它能像函数一样被调用,但拥有状态和类型信息。

为什么需要仿函数而不是普通函数?

普通函数无法携带上下文数据,而仿函数的实例可以保存成员变量,在多次调用间维持状态。比如实现一个累加器、带阈值的过滤器,或绑定部分参数(类似 std::bind 的早期替代)。

  • 函数指针或 lambda 无法在不捕获的情况下持有可变状态
  • 模板算法(如 std::sortstd::transform)接受可调用对象,仿函数类型明确、无捕获开销、可内联
  • 某些场景下需多次复用同一逻辑但不同初始参数,构造不同仿函数实例比反复传参更清晰

如何定义一个基础仿函数?

只需在类中声明并实现 operator(),参数和返回类型按需设定。注意:可重载多个 operator() 版本(不同参数列表),编译器按调用实参匹配。

struct Adder {
    int offset;
    Adder(int o) : offset(o) {}
    int operator()(int x) const { return x + offset; }
};

Adder add5(5);
int result = add5(10); // 返回 15
  • operator() 可以是 const 或非 const,影响能否在常量对象上调用
  • 若需修改内部状态(如计数器),去掉 const 并确保成员变量非常量
  • 不要忘记提供构造函数来初始化状态,否则无法定制行为

仿函数在 STL 算法中怎么用?

所有接受一元或二元谓词/操作的 STL 算法(如 std::for_eachstd::count_ifstd::sort)都支持仿函数作为参数。它比函数指针更灵活,比 lambda 更易复用和测试。

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struct IsEven {
    bool operator()(int n) const { return n % 2 == 0; }
};

std::vector v = {1, 2, 3, 4, 5};
int count = std::count_if(v.begin(), v.end(), IsEven{}); // 返回 2
  • 传递时用临时对象(IsEven{})或具名实例(IsEven pred;),不能传类型名
  • 若仿函数有状态(如记录调用次数),确保算法不会意外复制它导致行为异常(STL 通常会拷贝谓词,C++20 起部分算法支持移动)
  • 与 lambda 相比,仿函数类型名可显式写出,便于模板约束或调试时查看类型

真正容易被忽略的是生命周期和拷贝语义:STL 容器或算法可能复制你的仿函数多次,如果它持有裸指针或唯一资源,必须显式定义拷贝/移动行为,否则可能崩溃或逻辑错乱。

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