一． 什么是Lambda
所谓Lambda，简单的说就是快速的小函数生成。
在C++中，STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数，会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例，如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true，一般需要这么一个函数对象，

  class  filler
  {
  public :
   void   operator ()( bool   & i)  const   {i  =   true ;}
 } ;

这样实现不但麻烦，而且不直观。而如果使用lambda，则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例，刚才的问题可以这么解决：

for_each(v.begin(), v.end(), _1  =   true );

那么下面，就让我们来实现一个lambda库。

二． 战前分析
首先要说明的是，我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码，因此如代码有雷同，纯属巧合。
开始实现以前，首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
 

for_each(v.begin(), v.end(), _1  =   1 );
  /**/ /* --------------------------------------------- */
 vector < int *>  vp( 10 ); 
 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(),  & _1);  /**/ /* --------------------------------------------- */
 sort(vp.begin(), vp.end(),  * _1  >   * _2);
  /**/ /* --------------------------------------------- */
  int  b  =   * find_if(v.begin, v.end(), _1  >=   3   &&  _1  <   5 );
  /**/ /* --------------------------------------------- */
 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout  <<   * _1  <<   ' \n ' );
  /**/ /* --------------------------------------------- */
 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout  <<  constant( ' \n ' )  <<   * _1);

看了之后，我们可以思考一些问题：
1．_1, _2是什么？
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求，可见_1和_2都是对象。
2．_1 = 1是在做什么？
既然_1是一个对象，那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢？该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数，可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=，其返回了一个函数对象，该函数对象能够将参数1赋值为1。
Ok，回答了这两个问题之后，我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=，那么至少要实现2个类，一个用于产生_1的对象，另一个用于代表operator=返回的函数对象。

三． 动工
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类：

 template < typename T >
  class  assignment
  {
  T value;
  public :
  assignment( const  T &  v) : value(v) {}
  template < typename T2 >
  T2 &   operator ()(T2  & rhs)  const   {  return  rhs  =  value; }
 } ; 

其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment

  class  holder
  {
  public :
  template < typename T >
  assignment < T >   operator = ( const  T &  t)  const
   {
    return  assignment < T > (t);
  }
 } ;

由于该类是一个空类，因此我们可以在其后放心大胆的写上：

  static  holder _1;

Ok，现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写

for_each(v.begin(), v.end(), _1  =   1 );

而不用手动写一个函数对象。

四． 问题分析
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了，但是仔细想想，问题也是很多的。
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在，会导致代码的重复。
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
下面我们可以对这几个问题进行分析。

五． 问题1：一致性
首先来看看1，合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢？|
很明显，_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。

struct  holder
  {
   //
  template < typename T >
  T &   operator ()( const  T &  r)  const
   {
    return  (T & )r;
  }
 } ;

这样的话assignment也必须相应改动：

template < typename Left, typename Right >
  class  assignment
  {
  Left l;
  Right r;
  public :
  assignment( const  Left &  l,  const  Right &  r) : l(l), r(r) {}
  template < typename T2 >
  T2 &   operator ()(T2  & rhs)  const   {  return  l(rhs)  =  r; }
 } ; 

同时，holder的operator=也需要改动：

template < typename T >
 assignment < holder, T >   operator = ( const  T &  t)  const
  {
   return  assignment < holder, T > ( * this , t);
 }

好，这样holder也成为了一个functor，这为我们以后添加功能节省了很多代码。
你可能也注意到，常数和functor地位也不平等。

return  l(rhs)  =  r;

在这一句中，r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor，是不良的设计。
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:

template < typename Tp >
  class  constant_t
  {
   const  Tp t;
  public :
  constant_t( const  Tp &  t) : t(t) {}
  template < typename T >
   const  Tp &   operator ()( const  T &  r)  const
   {
    return  t;
  }
 } ;

该functor的operator()无视参数，直接返回内部所存储的常数。
下面就可以修改holder的operator=了

template < typename T >
 assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const  T &  t)  const
  {
   return  assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));
 }

同时也要修改assignment的operator()

 template < typename T2 >
 T2 &   operator ()(T2  & rhs)  const   {  return  l(rhs)  =  r(rhs); }

现在代码看起来就很一致了。

六． 问题2：链式操作
现在让我们来看看如何处理链式操作。
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1，functor，常量彼此之间不统一为functor，那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量，会大大增加编码的难度。
事实上，首先要解决的是，如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是，我并没有找到非常自动的办法，因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
比较麻烦的是，operator()的返回值一般和其参数的类型相关，而operator()通常是一个模版函数，因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定，而必须实现一个trait。
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct

template < typename T >
  struct  result_1
  {
  typedef typename  ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
 } ;

那么如果参数为T，其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类，作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&，那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为：

template < typename T >
  struct   ref
  {
  typedef T &  reference;
 } ;
 template < typename T >
  struct   ref < T &>
  {
  typedef T &  reference;
 } ;

有了result_1之后，就可以把operator()改写一下：

 template < typename T >
 typename result_1 < T > ::result  operator ()( const  T &  t)  const
  {
   return  l(t)  =  r(t);
 }

可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候，是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式，如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的，那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上，在gcc下，使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型，就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性，我不得不放弃这个诱人的想法。
 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
 
有了这个result_1，链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类，那么
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是：
 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
最后的布局是:
                         Add
                       /     \
                  Divide     5
                  /    \
                _1      3
似乎一切都解决了？不。
你可以想象一下一个完整的Lambda库，它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符，那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲，每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如：*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
如何简化这个问题呢？我们不妨假定，任意一种操作符的functor，都能够产生任意一种操作符的functor，这样，每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的（例如：A/B=C无论如何也不可能合法），那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的，因此这种编译错误不会干扰到正常的使用，这正是我们所要的。
ＯＫ，我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案，那么不如大家都不要实现，等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如，如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码：

 template < typename Right >
 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result  >   operator = ( const  
 Right &  rt)  const
  {
   return  assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result  > ( * this , rt);
 }

下面对该代码的一些细节方面作一些解释
XXX指的是原来的functor的类型，picker_maker<T>是一个类型变换的trait，如果T是一个常量，那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
因此如果该函数声明在assignment的内部，那么就实现了连等，如果声明在的dereference（解引用）的内部，就允许（*A = B）的行为发生。
最后，如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢？当然可以用宏，但是。。。大家都知道这样不好。
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker，该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
且慢，也许立刻就有人跳出来说：这样的话那个XXX怎么写呢？这样不是会导致循环依赖么？这样不是会有downcast么？
正解，让picker做基类确实不是一个好主意。反过来，让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明：

template < class  Action >
  class  picker :  public  Action
  {
  public :
  picker( const  Action &  act) : Action(act) {}
    // all the operator overloaded
 } ;

Picker<Ｔ>继承自Ｔ，唯一的作用就是给Ｔ添加上了各种操作符的重载函数。
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:

template < typename Right >
 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result  >   >   operator = ( const  Right &  rt)  const
  {
   return  assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result  >  ( * this , rt);
 }

Piker_maker返回的也是picker<T>，或者picker<constant_t<T> >
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量，有了picker，区分的方法就非常简单了：凡是属于picker<T>的都是functor，否则就是常量。

template  < typename T >   struct  picker_maker
  {
  typedef picker < constant_t < T >   >  result;
 } ;
 template  < typename T >   struct  picker_maker < picker < T >   >
  {
  typedef picker < T >  result;
 } ;

下面总的结构就有了：
 functor专心模拟操作符的行为，并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
 picker专心负责操作符之间的产生关系，由它来联系操作符合functor。
 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
至此链式操作完美实现。

七． 问题3
如何使用多参数的函数对象呢？考虑_1=_2，这个functor必须接受2个参数，因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。

template < typename T1, typename T2 >
  ???   operator ()( const  T1 &  t1,  const  T2 &  t2)  const
  {
   return  lt(t1, t2)  =  rt(t1, t2);
 }

很明显，这个函数的返回类型会依赖于T1，T2，因此result_1已经无法适用，我们就只好再写一个result_2:

 template < typename T1, typename T2 >
  struct  result_2
  {
  typedef typename  ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
 } ;

显然，各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢？
这个差事就留给了holder自己。
        

template < int  Order >
  class  holder;
 template <>
  class  holder < 1 >
  {
  public :
  template < typename T >
   struct  result_1
   {
   typedef T &  result;
  } ;
  template < typename T1, typename T2 >
   struct  result_2
   {
   typedef T1 &  result;
  } ;
  template < typename T >
  typename result_1 < T > ::result  operator ()( const  T &  r)  const