C++ STL 仿函数完全指南：从内置仿函数到自定义实现

引言

在前面的 STL 系列中，我们多次用到greater<int>()、less<int>()这样的写法，它们就是仿函数（Functor）。仿函数不是函数，而是重载了operator()的类对象，可以像函数一样被调用。

STL 内置了大量开箱即用的仿函数，分为算术运算、关系比较、逻辑运算三大类。它们广泛用于sort、priority_queue、set/map等需要自定义行为的场景。

第一部分：仿函数基础

一、为什么需要仿函数

// 普通函数：不能保存状态 bool cmp(int a, int b) { return a > b; } // 仿函数：可以保存状态 struct Cmp { int threshold; Cmp(int t) : threshold(t) {} bool operator()(int a, int b) const { return (a > threshold) && (b > threshold); } }; Cmp cmp(10); cout << cmp(15, 12) << endl; // true cout << cmp(5, 3) << endl; // false

第二部分：STL 内置仿函数

STL 内置仿函数都在<functional>头文件中。

一、算术类仿函数

#include <iostream> #include <functional> using namespace std; int main() { plus<int> add; cout << add(3, 5) << endl; // 8 cout << plus<int>()(10, 20) << endl; // 30（匿名对象） negate<int> neg; cout << neg(5) << endl; // -5 modulus<int> mod; cout << mod(10, 3) << endl; // 1（10 % 3） return 0; }

二、关系类仿函数

#include <iostream> #include <functional> #include <set> #include <vector> #include <algorithm> using namespace std; int main() { // 1. sort 降序排列 vector<int> v = {3, 1, 4, 1, 5, 9}; sort(v.begin(), v.end(), greater<int>()); // 9 5 4 3 1 1 // 2. set 降序 set<int, greater<int>> s = {3, 1, 4, 1, 5}; // 5 4 3 1 // 3. priority_queue 小顶堆 priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> pq; return 0; }

三、逻辑类仿函数

#include <iostream> #include <functional> #include <vector> #include <algorithm> using namespace std; int main() { vector<bool> flags = {true, false, true, true}; // 统计 true 的数量 int cnt = count(flags.begin(), flags.end(), true); cout << cnt << endl; // 3 // 统计 false 的数量（用 logical_not 反转） cnt = count_if(flags.begin(), flags.end(), logical_not<bool>()); cout << cnt << endl; // 1 return 0; }

第三部分：常用场景

一、sort 排序

#include <algorithm> #include <vector> #include <functional> using namespace std; vector<int> v = {5, 2, 8, 1, 9}; sort(v.begin(), v.end()); // 默认 less，升序 sort(v.begin(), v.end(), less<int>()); // 升序，等价 sort(v.begin(), v.end(), greater<int>()); // 降序

二、set/map 自定义排序

// 降序 set set<int, greater<int>> s; // 降序 map map<int, string, greater<int>> m;

三、priority_queue 优先级

// 大顶堆（默认，less） priority_queue<int> pq1; // top 是最大值 // 小顶堆 priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> pq2; // top 是最小值

四、transform 变换

#include <algorithm> #include <vector> #include <functional> using namespace std; vector<int> v1 = {1, 2, 3, 4, 5}; vector<int> v2(v1.size()); // 每个元素取反 transform(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), negate<int>()); // v2: -1 -2 -3 -4 -5 // 两个数组相加 transform(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.begin(), plus<int>()); // v2: 0 0 0 0 0

第四部分：自定义仿函数

一、简单自定义

// 自定义比较：按绝对值排序 struct AbsCmp { bool operator()(int a, int b) const { return abs(a) < abs(b); } }; vector<int> v = {-5, 2, -8, 1, 9}; sort(v.begin(), v.end(), AbsCmp()); // 1 2 -5 -8 9

二、带状态的仿函数

// 删除小于阈值的元素 class LessThan { private: int threshold; public: LessThan(int t) : threshold(t) {} bool operator()(int x) const { return x < threshold; } }; vector<int> v = {5, 2, 8, 1, 9, 3}; // 删除小于 5 的元素 v.erase(remove_if(v.begin(), v.end(), LessThan(5)), v.end()); // 5 8 9

三、仿函数适配器（传统写法，了解即可）

// C++11 之前用 bind2nd 绑定第二个参数（已废弃） // 现代 C++ 建议用 Lambda 替代 vector<int> v = {5, 2, 8, 1, 9, 3}; auto it = find_if(v.begin(), v.end(), bind2nd(greater<int>(), 5)); // 找第一个大于 5 的元素 // 现代写法（推荐） auto it2 = find_if(v.begin(), v.end(), [](int x) { return x > 5; });

第五部分：仿函数 vs Lambda

// 需求：找第一个大于 5 的元素 // 方式1：仿函数 struct GreaterThan5 { bool operator()(int x) const { return x > 5; } }; auto it1 = find_if(v.begin(), v.end(), GreaterThan5()); // 方式2：Lambda（C++11，推荐） auto it2 = find_if(v.begin(), v.end(), [](int x) { return x > 5; });

推荐原则：

• 需要多处复用的逻辑（如greater<int>）→ 仿函数

• 一次性使用的逻辑 → Lambda

• 需要保存复杂状态→ 仿函数

总结

一、内置仿函数速查

二、常用位置

sort(v.begin(), v.end(), greater<int>()); // 排序 set<int, greater<int>>; // 有序容器 priority_queue<int, vector<int>, greater<int>>; // 优先队列 transform(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), negate<int>()); // 变换

三、一句话记忆

STL 内置仿函数在<functional>中，分算术、关系、逻辑三类。它们本质是重载了operator()的类对象，主要用于sort、set/map、priority_queue、transform等需要自定义行为的场景。可复用逻辑用仿函数，一次性用 Lambda。