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。

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::sort、std::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_each、std::count_if、std::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。









