第九章 結構
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自然分組的數據被稱為結構。我們可以使用Scheme提供的復合數據結構如向量和列表來表示一種“結構”。例如：我們正在處理與樹木相關的一組數據。數據（或者叫字段`field`）中的單個元素包括：高度，周長，年齡，樹葉形狀和樹葉顏色共5個字段。這樣的數據可以表示為5元向量。這些字段可以利用`vector-ref`訪問，或使用`vector-set!`修改。盡管如此，我們仍然不希望記憶向量索引編號與字段的對于關系，這將是一個費力不討好而且容易出錯的事情，尤其是隨著時間的流逝，一些字段被加進來，而另一些字段會被刪掉。
因此我們使用Scheme的宏`defstruct`去定義一個`結構`，基本上你可以把它當作一種向量，不過它提供了很多方法諸如創建`結構`實例、訪問或修改它的字段等等。因此，我們的樹結構應這樣定義：
```scheme
(defstruct tree height girth age leaf-shape leaf-color)
```
這樣它自動生成了一個名為`make-tree`的構造過程，以及每個字段的訪問方法，命名為`tree.height`，`tree.girth`等等。構造方法的使用方法如下：
```scheme
(define coconut
(make-tree 'height 30
'leaf-shape 'frond
'age 5))
```
這個構造函數的參數以成對的形式出現，字段名后面緊跟著其初始值。這些字段能以任意順序出現，或者不出現——如果字段的值沒有定義的話。
訪問過程的調用如下所示：
```scheme
(tree.height coconut) => 30
(tree.leaf-shape coconut) => frond
(tree.girth coconut) => <undefined>
```
`tree.girth`存取程序返回一個未定義的值，因為我們沒有為`coconut`這個`tree`結構指定`girth`的值。
修改過程的調用如下所示：
```scheme
(set!tree.height coconut 40)
(set!tree.girth coconut 10)
```
如果我們現在重新調用訪問過程去訪問這些字段，我們會得到新的值：
```scheme
(tree.height coconut) => 40
(tree.girth coconut) => 10
```
## 9.1 默認初始化
我們可以在定義結構時進行一些初始化的設置，而不是在每個實例中都進行初始化。因此，我們假定`leaf-shape`和`leaf-color`在默認情況下分別為`frond`和`green`。我們可以在調用make-tree時通過顯式的初始化來覆蓋掉這些默認值，或者在創建一個結構實例后使用上面提到的字段修改過程：
```scheme
(defstruct tree height girth age
(leaf-shape 'frond)
(leaf-color 'green))
(define palm (make-tree 'height 60))
(tree.height palm)
=> 60
(tree.leaf-shape palm)
=> frond
(define plantain
(make-tree 'height 7
'leaf-shape 'sheet))
(tree.height plantain)
=> 7
(tree.leaf-shape plantain)
=> sheet
(tree.leaf-color plantain)
=> green
```
## 9.2 defstruct定義
宏`defstruct`的定義如下：
```scheme
(define-macro defstruct
(lambda (s . ff)
(let ((s-s (symbol->string s)) (n (length ff)))
(let* ((n+1 (+ n 1))
(vv (make-vector n+1)))
(let loop ((i 1) (ff ff))
(if (<= i n)
(let ((f (car ff)))
(vector-set! vv i
(if (pair? f) (cadr f) '(if #f #f)))
(loop (+ i 1) (cdr ff)))))
(let ((ff (map (lambda (f) (if (pair? f) (car f) f))
ff)))
`(begin
(define ,(string->symbol
(string-append "make-" s-s))
(lambda fvfv
(let ((st (make-vector ,n+1)) (ff ',ff))
(vector-set! st 0 ',s)
,@(let loop ((i 1) (r '()))
(if (>= i n+1) r
(loop (+ i 1)
(cons `(vector-set! st ,i
,(vector-ref vv i))
r))))
(let loop ((fvfv fvfv))
(if (not (null? fvfv))
(begin
(vector-set! st
(+ (list-position (car fvfv) ff)
1)
(cadr fvfv))
(loop (cddr fvfv)))))
st)))
,@(let loop ((i 1) (procs '()))
(if (>= i n+1) procs
(loop (+ i 1)
(let ((f (symbol->string
(list-ref ff (- i 1)))))
(cons
`(define ,(string->symbol
(string-append
s-s "." f))
(lambda (x) (vector-ref x ,i)))
(cons
`(define ,(string->symbol
(string-append
"set!" s-s "." f))
(lambda (x v)
(vector-set! x ,i v)))
procs))))))
(define ,(string->symbol (string-append s-s "?"))
(lambda (x)
(and (vector? x)
(eqv? (vector-ref x 0) ',s))))))))))
```
