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# 关于 \expandafter、TeX 标记和展开的六部分文章系列

## 概述

TeX 原语 `\\expandafter` 是一个多用途命令，由 LaTeX/TeX 程序员用来创建复杂的宏——例如 LaTeX 宏包提供的命令（宏）。表面上， `\\expandafter` 使用起来很简单，但当你遇到更复杂的构造时，这种简单的表象很快就会褪去，例如多个连续的 `\\expandafter` 命令，用于执行各种各样的“记号腾挪” `...\expandafter\expandafter\expandafter...`.

本系列文章有一个雄心勃勃的目标：解释 *如何* 该 `\\expandafter` 命令以及 TeX 的展开实际上是如何工作的——从基本原理一直到探究发生在 TeX 引擎软件深处的过程。读者可以直接跳到 [文章](#accessing-articles-the-navigation-bar) ，或者阅读一篇 [引言](#introduction-and-who-is-this-series-for) ，以及本系列的原因和依据。

## 访问文章：导航栏

每篇文章在正文前后都有以下导航栏，以便你快速跳转到本系列中的其他文章：

[第1部分](/latex/zh-cn/shen-ru-wen-zhang/19-how-does-expandafter-work-an-introduction-to-tex-tokens.md) [第2部分](/latex/zh-cn/shen-ru-wen-zhang/22-how-does-expandafter-work-the-meaning-of-expansion.md) [第3部分](/latex/zh-cn/shen-ru-wen-zhang/21-how-does-expandafter-work-tex-uses-temporary-token-lists.md) [第4部分](/latex/zh-cn/shen-ru-wen-zhang/20-how-does-expandafter-work-from-basic-principles-to-exploring-tex-s-source-code.md) [第5部分](/latex/zh-cn/shen-ru-wen-zhang/17-how-does-expandafter-work-a-detailed-macro-case-study.md) [第6部分](/latex/zh-cn/shen-ru-wen-zhang/18-how-does-expandafter-work-a-detailed-study-of-consecutive-expandafter-commands.md)

以下是本系列 6 篇文章的链接：

1. [TeX 记号简介](/latex/zh-cn/shen-ru-wen-zhang/19-how-does-expandafter-work-an-introduction-to-tex-tokens.md)
2. [展开的含义](/latex/zh-cn/shen-ru-wen-zhang/22-how-does-expandafter-work-the-meaning-of-expansion.md)
3. [TeX 使用临时记号列表](/latex/zh-cn/shen-ru-wen-zhang/21-how-does-expandafter-work-tex-uses-temporary-token-lists.md)
4. [从基本原理到探索 TeX 的源代码](/latex/zh-cn/shen-ru-wen-zhang/20-how-does-expandafter-work-from-basic-principles-to-exploring-tex-s-source-code.md)
5. [一个详细的宏案例研究](/latex/zh-cn/shen-ru-wen-zhang/17-how-does-expandafter-work-a-detailed-macro-case-study.md)
6. [连续的详细研究 `\\expandafter` 命令插入边注](/latex/zh-cn/shen-ru-wen-zhang/18-how-does-expandafter-work-a-detailed-study-of-consecutive-expandafter-commands.md)

## 引言：本系列适合谁？

### \expandafter：操作的基本原理

\expandafter 的作用是强制输入中的某个记号提前展开：给定输入中连续的两个记号， $$\mathrm{T\_1}$$ 和 $$\mathrm{T\_2}$$, `\\expandafter` 将保存记号 $$\mathrm{T\_1}$$，展开记号 $$\mathrm{T\_2}$$ 并将记号 $$\mathrm{T\_1}$$ 重新放回到……的展开之前 $$\mathrm{T\_2}$$:

$$\verb\*\expandafter\*\ \mathrm{T\_1}\mathrm{T\_2} \rightarrow \mathrm{T\_1}\text{\<expansion of }\mathrm{T\_2}\text{>}$$

按照对 `\\expandafter`的标准描述，我们注意到它会“保存记号 $$\mathrm{T\_1}$$”，强制对记号 $$\mathrm{T\_2}$$ 进行“展开”（在 TeX 通常会这样做之前），然后将记号 $$\mathrm{T\_1}$$ “放回输入中”，以便 TeX 再次读取。本文作者回想起自己曾对 `\\expandafter`的“记号腾挪”行为感到困惑；尤其是：

* “保存一个记号”或“将一个记号放回输入中”是什么意思——这些被保存的记号“去了哪里”，TeX 又是如何重新读取它们的？
* 展开“看起来”是什么样子，或者说它到底是什么意思？
* TeX 如何处理多个连续的 `\\expandafter` 命令——那到底是 *真的* 运作的？

### 本系列文章的目标

本系列旨在通过记录对 TeX 内部工作机制研究的结果来回答上述问题。Overleaf 构建了某个 TeX 引擎的定制版本，并使用了 [Eclipse IDE](https://www.eclipse.org/ide/) 来观察 TeX 源代码在处理一个……时的运行情况 `.tex` 包含……示例用法的文件 `\\expandafter`.

我们将分享该研究的结果，以探讨：

* TeX 记号的真实本质/含义；
* TeX 对临时记号列表的生成/使用；
* “展开”究竟真正意味着什么。

通过对这些主题的探讨，我们将拼出全貌，以解释 *如何* `\\expandafter` 如何执行其“记号腾挪”行为。本系列文章面向任何有兴趣深入理解这些主题的人：更深入地审视 TeX 本身，考察 TeX 内部运作中那些使 `\\expandafter` 能够施展其魔力。

撰写关于 TeX 及 TeX 相关概念/原理的文章颇具挑战，因为 TeX 是一款极其复杂的软件——其排版后的源代码长达数百页。例如，看看这个 [Overleaf 项目](https://www.overleaf.com/latex/examples/typeset-the-source-code-documentation-for-tex-e-tex-or-pdftex/qkgfgyspnhcv) 它默认会排版 $$\mathrm{\varepsilon}\text{-}\mathrm{\TeX}$$的源代码：排版后的 PDF 文件超过 600 页。

在内部，TeX 是一个由相互关联的动作和过程交织而成的复杂网络，这使得在试图单独讨论其行为的某个方面时会遇到挑战：剖析出某个特定的“组件”，例如 `\\expandafter`，并尝试在不频繁提及 TeX 软件其他方面的情况下解释它。就其本质而言， `\\expandafter` 命令涉及 TeX 的 *展开*——这对我们许多人来说都是一个模糊且有些难以完全理解的概念。然而，展开确实是 TeX 行为中一个至关重要的基本方面，它贯穿于 TeX 的内部工作，并发生在 TeX 软件深处。在本系列文章中，我们将探讨展开的真实含义，首先整理一组相关的原理和行为，以构建对展开的基本理解。以此为基础，我们最终将进行一次“深入探索”，查看 TeX 内部，研究实现 TeX 展开机制的实际源代码。

## 总之

在这些文章中，我们试图提供对尽可能多的读者有用/有价值或有趣的内容：努力在简洁与不可避免的细节之间取得平衡，同时尽量不因提供过多或过少的背景材料而考验读者的耐心。我们希望为 TeX 文献贡献一些有用/有价值的内容，供现在以及也许未来的 TeX 社区成员乐于阅读。

祝你 $$\mathrm{\TeX}\text{ing!}$$——来自 Graham Douglas 以及 Overleaf 团队。


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