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。

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];
    }
};

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)
{ ....}

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)

除了在回调中使用，c++函子还可以帮助为矩阵类提供Matlab喜欢的访问样式。这里有一个例子。

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。