早在c++出现之前，“functor”这个名字就已经在范畴理论中传统地使用了。这与c++中函子的概念无关。最好使用name function object，而不是c++中所谓的“functor”。这就是其他编程语言调用类似结构的方式。

用于代替普通函数:

特点:

函数对象可以有状态 函数对象适合OOP(它的行为和其他对象一样)。

缺点:

给程序带来了更多的复杂性。

用于代替函数指针:

特点:

函数对象通常可以内联

缺点:

函数对象不能在运行时与其他函数对象类型交换(至少除非它扩展了一些基类，因此会产生一些开销)

用于代替虚函数:

特点:

函数对象(非虚拟)不需要虚表和运行时调度，因此在大多数情况下更有效

缺点:

函数对象不能在运行时与其他函数对象类型交换(至少除非它扩展了一些基类，因此会产生一些开销)

小之外。你可以使用boost::function从函数和方法中创建函子，如下所示:

class Foo
{
public:
    void operator () (int i) { printf("Foo %d", i); }
};
void Bar(int i) { printf("Bar %d", i); }
Foo foo;
boost::function<void (int)> f(foo);//wrap functor
f(1);//prints "Foo 1"
boost::function<void (int)> b(&Bar);//wrap normal function
b(1);//prints "Bar 1"

你可以使用boost::bind为这个函子添加状态

boost::function<void ()> f1 = boost::bind(foo, 2);
f1();//no more argument, function argument stored in f1
//and this print "Foo 2" (:
//and normal function
boost::function<void ()> b1 = boost::bind(&Bar, 2);
b1();// print "Bar 2"

最有用的是，使用boost::bind和boost::function，你可以从类方法创建函子函数，实际上这是一个委托:

class SomeClass
{
    std::string state_;
public:
    SomeClass(const char* s) : state_(s) {}

    void method( std::string param )
    {
        std::cout << state_ << param << std::endl;
    }
};
SomeClass *inst = new SomeClass("Hi, i am ");
boost::function< void (std::string) > callback;
callback = boost::bind(&SomeClass::method, inst, _1);//create delegate
//_1 is a placeholder it holds plase for parameter
callback("useless");//prints "Hi, i am useless"

你可以创建函子的列表或向量

std::list< boost::function<void (EventArg e)> > events;
//add some events
....
//call them
std::for_each(
        events.begin(), events.end(), 
        boost::bind( boost::apply<void>(), _1, e));

所有这些东西都有一个问题，编译器错误消息不是人类可读的:)

函子是一个类似于函数的对象。 基本上，一个定义operator()的类。

class MyFunctor
{
   public:
     int operator()(int x) { return x * 2;}
}

MyFunctor doubler;
int x = doubler(5);

真正的优点是函子可以保存状态。

class Matcher
{
   int target;
   public:
     Matcher(int m) : target(m) {}
     bool operator()(int x) { return x == target;}
}

Matcher Is5(5);

if (Is5(n))    // same as if (n == 5)
{ ....}

就像其他人提到的，函子是一个像函数一样工作的对象，即它重载函数调用操作符。

函子通常用于STL算法。它们很有用，因为它们可以在函数调用之前和之间保持状态，就像函数语言中的闭包一样。例如，你可以定义一个MultiplyBy函子，将它的参数乘以一个指定的量:

class MultiplyBy {
private:
    int factor;

public:
    MultiplyBy(int x) : factor(x) {
    }

    int operator () (int other) const {
        return factor * other;
    }
};

然后你可以传递一个MultiplyBy对象给一个像std::transform:这样的算法:

int array[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
std::transform(array, array + 5, array, MultiplyBy(3));
// Now, array is {3, 6, 9, 12, 15}

函子相对于指向函数的指针的另一个优点是可以在更多情况下内联调用。如果你将一个函数指针传递给transform，除非该调用被内联，并且编译器知道你总是将同一个函数传递给它，否则它不能通过指针内联调用。

函子基本上就是一个定义操作符()的类。这让你可以创建“看起来像”函数的对象:

// this is a functor
struct add_x {
  add_x(int val) : x(val) {}  // Constructor
  int operator()(int y) const { return x + y; }

private:
  int x;
};

// Now you can use it like this:
add_x add42(42); // create an instance of the functor class
int i = add42(8); // and "call" it
assert(i == 50); // and it added 42 to its argument

std::vector<int> in; // assume this contains a bunch of values)
std::vector<int> out(in.size());
// Pass a functor to std::transform, which calls the functor on every element 
// in the input sequence, and stores the result to the output sequence
std::transform(in.begin(), in.end(), out.begin(), add_x(1)); 
assert(out[i] == in[i] + 1); // for all i

函子有几个优点。其一，与常规函数不同，它们可以包含状态。上面的例子创建了一个函数，无论你给它什么，它都会加上42。但是值42并不是硬编码的，它是在创建函数实例时作为构造函数参数指定的。我可以创建另一个加法器，只需要用不同的值调用构造函数，就可以加27。这使得它们可以很好地定制。

As the last lines show, you often pass functors as arguments to other functions such as std::transform or the other standard library algorithms. You could do the same with a regular function pointer except, as I said above, functors can be "customized" because they contain state, making them more flexible (If I wanted to use a function pointer, I'd have to write a function which added exactly 1 to its argument. The functor is general, and adds whatever you initialized it with), and they are also potentially more efficient. In the above example, the compiler knows exactly which function std::transform should call. It should call add_x::operator(). That means it can inline that function call. And that makes it just as efficient as if I had manually called the function on each value of the vector.

如果我传递的是一个函数指针，编译器不能立即看到它指向哪个函数，所以除非它执行一些相当复杂的全局优化，否则它必须在运行时解除对指针的引用，然后进行调用。

函子是一种高阶函数，它将函数应用于参数化(即模板化)类型。它是映射高阶函数的推广。例如，我们可以像这样为std::vector定义一个函子:

template<class F, class T, class U=decltype(std::declval<F>()(std::declval<T>()))>
std::vector<U> fmap(F f, const std::vector<T>& vec)
{
    std::vector<U> result;
    std::transform(vec.begin(), vec.end(), std::back_inserter(result), f);
    return result;
}

这个函数接受一个std::vector<T>，并在给定一个接受T并返回U的函数F时返回std::vector<U>。一个函子不一定要在容器类型上定义，它也可以为任何模板类型定义，包括std::shared_ptr:

template<class F, class T, class U=decltype(std::declval<F>()(std::declval<T>()))>
std::shared_ptr<U> fmap(F f, const std::shared_ptr<T>& p)
{
    if (p == nullptr) return nullptr;
    else return std::shared_ptr<U>(new U(f(*p)));
}

下面是一个将类型转换为double类型的简单示例:

double to_double(int x)
{
    return x;
}

std::shared_ptr<int> i(new int(3));
std::shared_ptr<double> d = fmap(to_double, i);

std::vector<int> is = { 1, 2, 3 };
std::vector<double> ds = fmap(to_double, is);

函子应该遵循两条定律。第一个是恒等定律，它指出，如果函子给定了恒等函数，它应该与将恒等函数应用于类型相同，即fmap(identity, x)应该与identity(x)相同:

struct identity_f
{
    template<class T>
    T operator()(T x) const
    {
        return x;
    }
};
identity_f identity = {};

std::vector<int> is = { 1, 2, 3 };
// These two statements should be equivalent.
// is1 should equal is2
std::vector<int> is1 = fmap(identity, is);
std::vector<int> is2 = identity(is);

下一个定律是组合定律，它指出，如果函子被赋予两个函数的组合，它应该与将函子应用于第一个函数，然后再应用于第二个函数相同。因此，fmap(std::bind(f, std::bind(g， _1))， x)应该与fmap(f, fmap(g, x))相同:

double to_double(int x)
{
    return x;
}

struct foo
{
    double x;
};

foo to_foo(double x)
{
    foo r;
    r.x = x;
    return r;
}

std::vector<int> is = { 1, 2, 3 };
// These two statements should be equivalent.
// is1 should equal is2
std::vector<foo> is1 = fmap(std::bind(to_foo, std::bind(to_double, _1)), is);
std::vector<foo> is2 = fmap(to_foo, fmap(to_double, is));