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# TeX 매크로는 실제로 어떻게 작동하는가: 5부

[1부](/latex/ko/more-topics/19-how-tex-macros-actually-work-part-1.md) [2부](/latex/ko/more-topics/20-how-tex-macros-actually-work-part-2.md) [3부](/latex/ko/more-topics/21-how-tex-macros-actually-work-part-3.md) [4부](/latex/ko/more-topics/22-how-tex-macros-actually-work-part-4.md) [5부](/latex/ko/more-topics/23-how-tex-macros-actually-work-part-5.md) [6부](/latex/ko/more-topics/24-how-tex-macros-actually-work-part-6.md)

## 소개 및 개요

Part 4에서는 TeX 매크로의 몇 가지 기본적인 속성을 검토했으며, 이제 TeX 매크로의 내부 메커니즘인 전문화된 토큰 리스트를 자세히 살펴볼 다음 두 글을 준비했다. 이 마지막 두 글에서는 노드 리스트라고 불리는 도표를 사용하며, 이는 Knuth의 원래 TeX 소프트웨어를 특별히 수정한 버전으로 생성된 데이터에서 만든 것이다. 이러한 수정은 일반적으로 사용자가 접근할 수 없는 TeX 내부 데이터 구조에 접근하기 위해 설계되었다. TeX의 내부 매크로 처리 및 실행 루틴에 “연결함으로써”, TeX의 매크로 처리 동작을 더 자세하고 정확하게 논의할 수 있게 하는 그래픽 데이터를 출력할 수 있었다. Overleaf는 이러한 도표가 독자들이 TeX 매크로가 실제로 어떻게 동작하는지 더 잘 이해하는 데 도움이 되기를 바란다.

### 추가 배경 읽기

Overleaf는 이미 TeX 토큰과 TeX 토큰 리스트에 대한 추가 배경 정보를 제공하는 두 개의 토큰 관련 글을 게시했다. 이해의 빈틈을 메우고 이 시리즈의 Part 5와 6을 최대한 활용하는 데 도움이 필요하다면, 꼭 시간을 내어 살펴보길 바란다.

* [“TeX 토큰”이란 무엇인가?](/latex/ko/in-depth-articles/53-what-is-a-tex-token.md)
* [TeX 토큰 리스트란 무엇인가?](/latex/ko/in-depth-articles/54-what-is-a-tex-token-list.md)

## 토큰 리스트로서의 매크로

TeX가 매크로 생성 명령(`\def`, `\edef`, `\gdef` 또는 `\xdef`)을 입력 스트림에서 감지하면, 다음 두 부분을 변환하는 프로세스를 시작한다 `<매개변수 텍스트><치환 텍스트>` 매크로 정의를 하나의 긴 토큰 리스트로 변환하는데, 그것은 매우 특별한 유형의 토큰 리스트이다.

매크로의 토큰 리스트는 TeX 내부에서 사용되는 다른 토큰 리스트와 약간 다르다. 왜냐하면 그것들은 TeX 내부 프로세스만이 만들거나 생성할 수 있는 “특수한” 토큰 값을 포함하기 때문이다. 그런 특수 토큰은 .tex 파일에 넣을 수 있는 어떤 명령으로도 직접 만들 수 없다. TeX는 아래에서 살펴보고 설명하듯, 매크로 호출을 처리하는 데 도움을 주기 위해 이러한 “특수한” 토큰 값을 만들고 사용한다.

### 토큰 리스트가 저장되는 방식에 대한 간단한 말: 노드

토큰(정수 값)들의 리스트를 저장하기 위해 TeX는 다음과 같은 데이터 구조를 사용한다 [연결 리스트](https://en.wikipedia.org/wiki/Linked_list)인데, TeX의 경우 이는 이른바 *노드*들의 리스트로 이루어진다. 노드는 데이터를 여러 항목 모아 저장하는 데 사용할 수 있는 작은 컴퓨터 메모리 묶음이라고 생각하면 된다. 매크로를 저장하기 위해 이러한 노드들은 사슬처럼 서로 이어지며, 각 노드(사슬의 한 고리)는 토큰 값과 리스트의 다음 노드에 대한 메모리 주소를 포함해 여러 정보 조각을 저장할 수 있다. 더 자세한 내용은 다음 글을 읽어볼 수 있다 [TeX 토큰 리스트란 무엇인가](/latex/ko/in-depth-articles/54-what-is-a-tex-token-list.md) 하지만 아래 도표는 토큰 리스트로 저장된 매크로의 핵심 특징을 요약한다:

![연결된 노드 리스트로 저장된 TeX 매크로 토큰 리스트의 도표](/files/fa4f9d6f71aa7dcd5dc448fa090c70645581be1b)

### 알아두기: 매크로 정의의 4가지 부분

Part 4에서 논의했듯이, 어떤 매크로의 구조도 다음과 같이 쓸 수 있다:

```
<TeX 매크로 원시 명령><매크로 이름><매개변수 텍스트>{<치환 텍스트>}
```

여기서:

* `<TeX 매크로 원시 명령>` = 다음 중 하나 `\def`, `\edef`, `\gdef` 또는 `\xdef`;
* `<매크로 이름>`= 다음과 같은 매크로의 이름 `\foo`;
* `<매개변수 텍스트>` “null”(없음)일 수 있거나, 구분자 토큰과 매크로 매개변수 토큰으로 이루어진 문자열일 수 있다;
* `<치환 텍스트>` 는 매크로의 실제 본문이다: 매크로를 호출했을 때 “실행”되는 부분.

**참고**: (Part 4에서도 관찰했듯이) 이 논의 전반에서 우리는 `<매크로 이름>` 뒤에는 카테고리 코드 10의 공백 문자가 따라와서 `<매크로 이름>`우리는 *하지는 않았다* 명시적으로 그 공백 문자를 본문/논의에서 보여주지는 않았지만, 그것이 있다고 가정한다. 엄밀히 말하면, 다음처럼 나타내야 한다:

```
<TeX 매크로 원시 명령><매크로 이름><공백><매개변수 텍스트>{<치환 텍스트>}
```

그러나 우리는 `<space>` 문자의 명시적 포함을 생략하고 그 존재를 암묵적으로 가정할 것이다.

**참고**: 문자들은 `{` 및 `}` *않는다* 매크로 토큰 리스트의 일부가 되지 않는다: 그 목적은 단지 TeX의 입력 스캐너(토큰을 생성하는)가 `<치환 텍스트>` 어디에서 시작하고 끝나는지 알려주는 것이다.

TeX가 매크로를 정의할 때, `<매개변수 텍스트><치환 텍스트>` 부분들은 하나의 길고 연속적인 토큰 리스트로 변환된다—그 리스트의 총 토큰 수는 매크로의 복잡도에 따라 달라진다. 우리가 보았듯이, 그 부분은 TeX가 실제 매크로와 함께 사용할 인자(값)를 이루는 토큰들을 골라내는 데 사용하는 “토큰 템플릿” 또는 “청사진” 역할을 한다. 즉, 다음에 주입할 토큰들이다 `<치환 텍스트>`.

이 아이디어를 확실히 하기 위해, 예제 매크로를 하나 사용하되 이후 도표가 너무 복잡해지지 않도록 짧게 유지해 보자:

```
\def\foo A#1\fake{123 #1}
```

우리 매크로에서, `\foo`

* `<매개변수 텍스트>` = `A#1\fake`
* `<치환 텍스트>` = `123 #1`

이 예제는 단순한 매크로이지만, 우리가 살펴봐야 할 모든 특징을 포함하고 있다.

지적했듯이, TeX는 `<매개변수 텍스트><치환 텍스트>` 을 아래 도표에서 볼 수 있는 하나의 긴 토큰 리스트로 변환한다. 우리의 예제에서는, `A#1\fake{123 #1}` 로 형성된 토큰들은 토큰 리스트(연결 리스트 형태의 노드들) 안에 저장된 연속적인 토큰 시퀀스로 변환되었다.

## 실제 매크로 토큰 리스트를 보여주는 그래픽

다음 도표는 매크로 `\def\foo A#1\fake{123 #1}` 가 어떻게 저장되는지를 보여주며, TeX 엔진 내부의 실제 데이터를 사용한다. 이는 다음을 이용해 만들었다 [Knuth의 TeX를 수정한 버전](/latex/ko/in-depth-articles/01-a-new-series-of-articles-tex-tokens-and-related-concepts-but-why-and-how.md#how-can-you-study-tex-tokens3f) 으로, 매크로 호출을 가로채고 TeX의 내부 데이터를 조사한 다음, 오픈 소스 그래픽 프로그램인 [Graphviz](https://www.graphviz.org/).

다음 그래픽을 [PDF 파일](https://assets.ctfassets.net/nrgyaltdicpt/N6gT757eXCxRV3FtdPPga/7ce120dc05ed05962bb911ff1124734b/annotatednodelist-plain.pdf) (675 KB) 또는 [SVG 파일](https://images.ctfassets.net/nrgyaltdicpt/4PkmtHDhO8KF892ZDWuLHP/2c9c8385c6948fd122b228c5c780a3a6/annotatednodelist-plain.svg) (1.8 MB)로 다운로드할 수 있다.

![주석이 달린 TeX 토큰 리스트의 도표](/files/922605b973e8e2e70f9580898ad97c5c90167303)

#### 노드 이해하기

위 도표에서 각 노드가 다음과 불리는 두 데이터 항목을 포함하는 것을 볼 수 있다 **다음 노드** 그리고 **현재 노드**. 이것들은 TeX 내부의 메모리 위치—다른 노드가 저장되는 위치—를 나타내는 정수값일 뿐이다.  **다음 노드** 및 **현재 노드** 의 값은 중요하지 않으며, 노드들이 리스트로 서로 연결될 수 있도록 위치(메모리 주소)를 저장할 뿐이다.

![다음 노드와 현재 노드의 의미](/files/9f8f48c3beb24c42e2b1b3c64f8ad0514d6b98fc)

#### 예제로 돌아가서

노드 도표에서, `A#1\fake{123 #1}` 로부터 형성된 토큰 리스트에는 이 글의 시작 부분에서 소개한 몇 가지 “특수 토큰”이 포함되어 있다. 또한 우리 매크로를 나타내는 노드 리스트는 “특수한 첫 번째 노드”로 시작한다. 이것들이 무엇이고 어떤 역할을 하는지 살펴보자.

매크로 토큰 리스트의 맨 첫 항목(그리고 일부 다른 토큰 리스트 유형들)에는 토큰 값을 저장하는 대신 매크로의 *참조 횟수* 라고 불리는 데이터 항목이 저장되며, TeX가 매크로의 사용을 추적하는 데 이를 사용한다.

![참조 횟수 노드는 토큰 리스트의 첫 번째 노드이다](/files/83e5a3476acaee1643d6bb5198747a4715ae7171)

의 첫 번째 토큰은 `<매개변수 텍스트>` 참조 횟수 바로 다음에 오는 노드에 저장된다: 그것은 문자 `복사된` 를 나타내는 토큰임을 볼 수 있다

$$\text{token value}=256\times \text{category code} + \text{character code}$$

카테고리 코드 11을 가진. `복사된` 문자의 경우

$$\text{token value}=256\times 11 + 65$$

그래서 노드에 보이듯 값 2881이 된다.

#### \foo에서 사용된 “명령” \fake

우리의 매크로 정의에서 `\def\foo A#1\fake{123 #1}` 구분자 중 하나는 *정의되지 않은* 명령을 `\fake` 이고, 이것은 토큰 리스트 안에 `<매개변수 텍스트>` 섹션의 일부로 저장된다. 보시다시피, 전체 매크로 토큰 리스트에서 `\fake` 값이 `19491`—Part 3에서 논의한 공식으로 TeX가 계산한 정수값이다. TeX가 `\foo` 를 실행하려고 할 때 `\fake` 토큰 값이 `<매개변수 텍스트>` 섹션의 끝에서 발견되기를 기대할 것이다. TeX는 *실행하려고 하지* \fake `\fake` 명령을 `<매개변수 텍스트>` \token 템플릿” 안에서 일종의 “구두점”을 제공하는 역할만 하기 때문이다.

![명령 토큰을 매크로 구분자로 사용하기](/files/35a55fee26c929cc855191de0bd6e3590bc36c45)

#### 토큰 리스트의 특수 토큰들

**“end match” 토큰**

매크로를 호출할 때 TeX의 첫 번째 작업은 사용자가 입력한 매크로를 스캔하고 사용자의 `<매개변수 텍스트>` 섹션에 있는 토큰들과 템플릿 `<매개변수 텍스트>` 메모리에 저장된(매크로가 정의될 때 생성된) 토큰들과 비교하는 것이다. 매크로의 전체 정의는 `<매개변수 텍스트><치환 텍스트>` 로 구성되어 하나의 긴 연속된 토큰 리스트로 저장되기 때문에, TeX는 그 토큰 리스트에서 `<매개변수 텍스트>` *종료됩니다* 가 어디에 있는지 알아야 하며 `<치환 텍스트>` *시작될 때*가 어디에 있는지도 알아야 한다. 이를 위해 TeX가 매크로를 정의할 때(토큰 리스트를 구축할 때) **end match** 라고 불리는 특수 종료 토큰을 삽입하며, 그것을 `<매개변수 텍스트>`로 알려져 있습니다.  **end match** 로부터 생성된 토큰 집합의 가장 마지막 토큰으로 넣는다. 이 토큰은 사용자 명령으로 생성될 수 없고 TeX 자체만 만들 수 있으므로, TeX는 `<매개변수 텍스트>`.

![TeX 토큰 리스트에서 end match 토큰 보이기](/files/8daa0c616a221ba608946caefcb77c06fa46fd23)

여기서, 우리는 **end match** 다음에 오는 첫 번째 토큰이 `1` 를 나타내는 토큰임을 볼 수 있다 `<치환 텍스트>` 숫자 `\foo` 는 `123 #1`—즉, 숫자 `1` (카테고리 코드 12를 가진)로 시작하기 때문이다.

Part 2와 3의 논의에서 알 수 있듯이, 문자 토큰은 다음을 사용하여 계산된다

$$\text{token value}=256\times \text{category code} + \text{character code}$$

숫자의 경우 `1` 카테고리 코드 12를 가진 경우

$$\text{token value}=256\times 12 + 49$$

그래서 노드에 보이듯 토큰 값 3121이 된다.

**“match parameter” 토큰**

TeX가 매크로 정의를 저장할 때, 모든 매개변수 토큰(`#1`, `#2`… `#9`)을 `<매개변수 텍스트>` 라고 불리는 것으로 변환한다 **match parameter** 토큰. 이 토큰들은 TeX에게 사용자의 매크로 호출 안에서 매크로의 인자에 해당하는 토큰들을 찾기 시작해야 함을 알려준다.

![TeX 토큰 리스트에서 match parameter 토큰 보이기](/files/506a4c9d94453990c990ead5ab5db8a7c70983b0)

### 토큰 리스트의 특수 토큰들

#### “output parameter” 토큰

TeX가 모든 처리를 마치고 실제로 매크로를 실행(확장)할 준비가 되면, **output parameter** 토큰들은 TeX에게 `<치환 텍스트>` 내부의 위치를 알려준다. 매크로가 호출될 때 사용자가 제공한 인자를 나타내는 토큰들을 어디에 넣어야 하는지 알려주는 것이다. 실질적으로는 “이 위치에 사용자 인자 n을 나타내는 토큰을 삽입하라. 여기서 n=1...9이다”라는 뜻이다.

... 안에서는 `<치환 텍스트>` 저장된 매크로 정의 토큰 리스트의 섹션에는 **output parameter** 각각의 `#1`, `#2`... `#9` 에 대응하는 토큰이 존재한다.

![TeX 토큰 리스트에서 output parameter 토큰 보이기](/files/659c488dcc33a156564771b217d9cc0417ab02d6)

우리의 `\foo` (`\def\foo A#1\fake{123 #1}`정의를 살펴보면 매크로 매개변수가 1개뿐이며 (`#1`에 있는 `<매개변수 텍스트>` (`A#1\fake`) 그리고 그 결과 매크로 매개변수 (`#1`)가 `<치환 텍스트>` (`123 #1`에 나타난다): 그 결과 단지 1개의 **output parameter** 를 나타내는 토큰 리스트에 토큰이 존재하게 된다 `<치환 텍스트>`.

노드 리스트에서 다음 사항에 주목하라 `\foo`의 `<치환 텍스트>`:

* 토큰 바로 앞의 **output parameter** 토큰은 공백 문자를 나타낸다(카테고리 코드 10, 문자 코드 32). 왜냐하면 `123` 와 매크로 매개변수 (`#1`) 사이에 공백이 있기 때문이다 `\foo`;
* 그 **output parameter** 는 리스트의 마지막 토큰이다: **다음 노드** 는 “null”(즉 “비어 있음”)이라는 특수 값을 가지며, 이것이 리스트를 끝내는 데 사용된다: **output parameter** 뒤에는 더 이상 노드가 없기 때문에 마지막 토큰이며, `<치환 텍스트>` 의 끝을 나타내고 따라서 매크로 정의의 끝을 의미한다.

## 6부

Part 6에서는 자세한 그래픽을 사용하여 매크로 확장의 정확한 의미와, 매크로 인자를 매크로의 내부에 넣기 전에 TeX가 그것들을 토큰화하는 것의 결과를 설명하고 살펴본다 `<치환 텍스트>`.

[1부](/latex/ko/more-topics/19-how-tex-macros-actually-work-part-1.md) [2부](/latex/ko/more-topics/20-how-tex-macros-actually-work-part-2.md) [3부](/latex/ko/more-topics/21-how-tex-macros-actually-work-part-3.md) [4부](/latex/ko/more-topics/22-how-tex-macros-actually-work-part-4.md) [5부](/latex/ko/more-topics/23-how-tex-macros-actually-work-part-5.md) [6부](/latex/ko/more-topics/24-how-tex-macros-actually-work-part-6.md)


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