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));

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:)

如上所述，函子是可以被视为函数的类(重载操作符())。

在需要将某些数据与对函数的重复或延迟调用相关联的情况下，它们非常有用。

例如，函子链表可用于实现基本的低开销同步协程系统、任务分派器或可中断文件解析。 例子:

/* prints "this is a very simple and poorly used task queue" */
class Functor
{
public:
    std::string output;
    Functor(const std::string& out): output(out){}
    operator()() const
    {
        std::cout << output << " ";
    }
};

int main(int argc, char **argv)
{
    std::list<Functor> taskQueue;
    taskQueue.push_back(Functor("this"));
    taskQueue.push_back(Functor("is a"));
    taskQueue.push_back(Functor("very simple"));
    taskQueue.push_back(Functor("and poorly used"));
    taskQueue.push_back(Functor("task queue"));
    for(std::list<Functor>::iterator it = taskQueue.begin();
        it != taskQueue.end(); ++it)
    {
        *it();
    }
    return 0;
}

/* prints the value stored in "i", then asks you if you want to increment it */
int i;
bool should_increment;
int doSomeWork()
{
    std::cout << "i = " << i << std::endl;
    std::cout << "increment? (enter the number 1 to increment, 0 otherwise" << std::endl;
    std::cin >> should_increment;
    return 2;
}
void doSensitiveWork()
{
     ++i;
     should_increment = false;
}
class BaseCoroutine
{
public:
    BaseCoroutine(int stat): status(stat), waiting(false){}
    void operator()(){ status = perform(); }
    int getStatus() const { return status; }
protected:
    int status;
    bool waiting;
    virtual int perform() = 0;
    bool await_status(BaseCoroutine& other, int stat, int change)
    {
        if(!waiting)
        {
            waiting = true;
        }
        if(other.getStatus() == stat)
        {
            status = change;
            waiting = false;
        }
        return !waiting;
    }
}

class MyCoroutine1: public BaseCoroutine
{
public:
    MyCoroutine1(BaseCoroutine& other): BaseCoroutine(1), partner(other){}
protected:
    BaseCoroutine& partner;
    virtual int perform()
    {
        if(getStatus() == 1)
            return doSomeWork();
        if(getStatus() == 2)
        {
            if(await_status(partner, 1))
                return 1;
            else if(i == 100)
                return 0;
            else
                return 2;
        }
    }
};

class MyCoroutine2: public BaseCoroutine
{
public:
    MyCoroutine2(bool& work_signal): BaseCoroutine(1), ready(work_signal) {}
protected:
    bool& work_signal;
    virtual int perform()
    {
        if(i == 100)
            return 0;
        if(work_signal)
        {
            doSensitiveWork();
            return 2;
        }
        return 1;
    }
};

int main()
{
     std::list<BaseCoroutine* > coroutineList;
     MyCoroutine2 *incrementer = new MyCoroutine2(should_increment);
     MyCoroutine1 *printer = new MyCoroutine1(incrementer);

     while(coroutineList.size())
     {
         for(std::list<BaseCoroutine *>::iterator it = coroutineList.begin();
             it != coroutineList.end(); ++it)
         {
             *it();
             if(*it.getStatus() == 0)
             {
                 coroutineList.erase(it);
             }
         }
     }
     delete printer;
     delete incrementer;
     return 0;
}

当然，这些例子本身并没有多大用处。它们只是展示了函子是如何有用的，函子本身是非常基础和不灵活的，这使得它们不如boost所提供的有用。

在gtkmm中使用函子将一些GUI按钮连接到实际的c++函数或方法。

如果你使用pthread库使你的应用程序多线程，Functors可以帮助你。 要启动一个线程，pthread_create(..)的参数之一是要在自己的线程上执行的函数指针。 但有一个不便之处。这个指针不能是指向方法的指针，除非它是一个静态方法，或者除非你指定了它的类，比如class::method。还有一件事，你方法的接口只能是:

void* method(void* something)

因此，如果不做一些额外的事情，你就不能(以一种简单明显的方式)在线程中运行你的类中的方法。

在c++中处理线程的一个很好的方法是创建你自己的Thread类。如果你想运行MyClass类的方法，我所做的是，把那些方法转换成Functor派生类。

同样，Thread类有这样的方法: 静态void* startThread(void*参数) 指向该方法的指针将用作调用pthread_create(..)的参数。startThread(..)在arg中应该接收到的是一个void*类型的引用，它指向任何Functor派生类的堆中的实例，在执行时将被强制转换回Functor*，然后调用它的run()方法。

这是一个我被迫使用Functor来解决我的问题的实际情况:

我有一组函数(比如20个)，它们都是相同的，除了每个函数在3个特定位置调用不同的特定函数。

这是难以置信的浪费和代码复制。通常我会传入一个函数指针，然后在3个位置调用它。(所以代码只需要出现一次，而不是20次。)

但后来我意识到，在每种情况下，特定的功能需要完全不同的参数配置文件!有时2个参数，有时5个参数，等等。

另一种解决方案是有一个基类，其中特定的函数是派生类中的重写方法。但是我真的想要构建所有这些INHERITANCE，只是为了传递一个函数指针????

解决方案:所以我所做的是，我做了一个包装类(一个“Functor”)，它能够调用任何我需要调用的函数。我提前设置了它(用它的参数等)，然后我传递它而不是函数指针。现在调用的代码可以触发Functor，而不知道内部发生了什么。它甚至可以多次调用它(我需要它调用3次)。

这就是一个实际的例子，在这个例子中，Functor被证明是一个明显而简单的解决方案，它允许我将代码重复从20个函数减少到1个。

将函数作为函子实现的一个很大的优点是，它们可以在调用之间维护和重用状态。例如，许多动态规划算法，如用于计算字符串之间的Levenshtein距离的Wagner-Fischer算法，都是通过填充一个大的结果表来工作的。每次调用函数时分配这个表的效率非常低，因此将函数作为函子实现并将表作为成员变量可以极大地提高性能。

下面是一个将Wagner-Fischer算法实现为函子的示例。注意表是如何在构造函数中分配，然后在operator()中重用的，并根据需要调整大小。

#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>

template <typename T>
T min3(const T& a, const T& b, const T& c)
{
   return std::min(std::min(a, b), c);
}

class levenshtein_distance 
{
    mutable std::vector<std::vector<unsigned int> > matrix_;

public:
    explicit levenshtein_distance(size_t initial_size = 8)
        : matrix_(initial_size, std::vector<unsigned int>(initial_size))
    {
    }

    unsigned int operator()(const std::string& s, const std::string& t) const
    {
        const size_t m = s.size();
        const size_t n = t.size();
        // The distance between a string and the empty string is the string's length
        if (m == 0) {
            return n;
        }
        if (n == 0) {
            return m;
        }
        // Size the matrix as necessary
        if (matrix_.size() < m + 1) {
            matrix_.resize(m + 1, matrix_[0]);
        }
        if (matrix_[0].size() < n + 1) {
            for (auto& mat : matrix_) {
                mat.resize(n + 1);
            }
        }
        // The top row and left column are prefixes that can be reached by
        // insertions and deletions alone
        unsigned int i, j;
        for (i = 1;  i <= m; ++i) {
            matrix_[i][0] = i;
        }
        for (j = 1; j <= n; ++j) {
            matrix_[0][j] = j;
        }
        // Fill in the rest of the matrix
        for (j = 1; j <= n; ++j) {
            for (i = 1; i <= m; ++i) {
                unsigned int substitution_cost = s[i - 1] == t[j - 1] ? 0 : 1;
                matrix_[i][j] =
                    min3(matrix_[i - 1][j] + 1,                 // Deletion
                    matrix_[i][j - 1] + 1,                      // Insertion
                    matrix_[i - 1][j - 1] + substitution_cost); // Substitution
            }
        }
        return matrix_[m][n];
    }
};