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# \expandafter 是如何工作的：TeX 使用临时标记列表

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## 展开与内部记号列表

到目前为止，我们已经探讨了记号、记号列表以及 TeX 展开概念背后的核心原理。在本节中，我们将使用 TeX 原语 `\\jobname` 来介绍展开处理的一个重要方面：TeX 对 *临时记号列表*——它们是一个 *基础* 运作方式的一个方面， `\\expandafter` 正如我们将在本系列文章后文中看到的那样。

`\\jobname` 是一个可展开的 TeX 原语，其展开会生成一系列字符记号，用以表示主输入 `.tex` 文件的名称。例如，假设我们在一个 `.tex` 名为 `mycode.tex`:

```
    我的文件名是 \jobname .tex %注意 \jobname 后面的空格
```

这将排版为

```
    我的文件名是 mycode.tex
```

当我们使用 `\\jobname` 命令时，所得的排版字符并非从你的物理 `.tex` 文件中读取，那么它们来自哪里：TeX 将这些记号存储/读取在何处？对于用户而言不可见（即在 TeX 本身的深处），针对 `\\jobname` 的展开过程会创建一个临时记号列表，该列表由表示你的文件名的一系列字符记号构成。一旦 `\\jobname` 创建了该记号列表，TeX 就会暂时将“目光”从当前输入源（此处是我们的 `.tex` 文件）转向从该临时记号列表中读取记号（字符记号）。当 TeX 需要另一个输入记号时，它会从该内部列表中读取下一个记号，并持续如此，直到抵达列表末尾；此时，TeX 会恢复从先前的输入源读取记号，而这里该输入源将是从我们的 `.tex` 输入文件中读取的文本。

如下图所示，TeX 会恢复读取 `.tex` 输入文件，并且位置恰好是它在处理 `\\jobname`之后停止的位置——读取空格字符之后、读取“.”字符之前。实际上，句点（.）正等待从 TeX 的输入缓冲区读取——这是 TeX 内存中的一小块区域，用于保存从 `.tex` 文件读取的一行文本——TeX 每次读取并处理你的 `.tex` 文件中的一行，而不会将整个文件读入内存。

阅读下图时，请从底部开始向上看，以跟随处理流程。

![TeX 如何展开 \jobname](/files/dbd99ec16d3b153eaab1f7edf209df158072096f)

回顾我们对展开的讨论，可以看到， `\\jobname` 的展开导致 `\\jobname` 命令（记号）被 *移除* 从输入中移除，并 *替换* 为展开产生的记号：为保存该名称而生成的临时记号列表 `.tex` 文件中。

可展开命令（例如 `\\jobname`）并不是唯一会“秘密地”创建并使用记号列表来实现其效果的 TeX 原语。例如，命令 `\\uppercase` 和 `\lowercase` 都会创建内部记号列表来改变其参数的大小写。大小写转换完成后，TeX 会切换为从这些命令生成的记号列表中读取字符记号。除了将数据写入物理磁盘文件外，记号列表是 TeX 唯一的“记号数据存储”机制。

### 记号的来源：TeX 是一位杂耍大师

当 TeX 处理一份典型文档时，它必须管理 *许多* 个记号来源：来自众多物理磁盘文件的输入，以及处理期间创建的无数内部记号列表。在本节中，我们将非常简要地探讨 TeX 如何“杂耍般地”管理这些输入源。

假设我们想要一个简单的宏，用于排版我们的 `.tex` 文件中：

```
    \def\myfile{我的文件名是 \jobname .tex}
```

之后，在我们的 `.tex` 文件中的某处，我们调用该宏 `\myfile`：TeX 会暂时从通过你的文本（`.tex`）文件创建/读取记号，切换到从其内存中存储的 `\myfile` 定义（记号列表）读取记号。当 TeX 执行该 `\myfile` 宏（处理其记号）时，它将检测到一个表示 `\\jobname` 命令的记号，其展开会创建另一个临时记号列表，TeX 必须从中读取记号。即使在这个简单场景中，TeX 也必须管理三个输入源：

1. 该 `.tex` 包含该 `\myfile` 宏的文本文件；
2. 存储该定义的记号列表 `\myfile` 宏的文本文件；
3. 由 `\\jobname` 命令在该 `\myfile` 宏内创建的记号列表。

当 TeX 处理文档时，它会不断在输入源——物理文件和记号列表——之间切换，那么 TeX 如何跟踪这一切？答案是，TeX 引擎在内部维护了一个所谓的 [输入栈](https://en.wikipedia.org/wiki/Stack_\(abstract_data_type\)) ，它充当一种“记忆”，使 TeX 能够在输入源之间切换时记住自己正在做什么（正在从何处读取）。

不深入过多细节，TeX 引擎内部的代码使用一个名为 `curinput` （当前输入）的全局变量，除其他作用外，它会告诉 TeX 当前是在从物理文件还是记号列表读取。 `curinput` 还会向 TeX 指明应从何处（当前记号列表或其文本缓冲区中）获取下一个记号。如果 TeX 正从记号列表读取， `curinput` 还会记录正在处理的是哪种类型的记号列表——例如，作为宏存储的记号列表，或这些记号是否来自其他来源。

在需要时， `curinput` 变量将被更改为指向新的输入源，而 TeX 当前的“输入状态”（来源和位置）将被保存在输入栈中，以便 TeX 稍后能返回该确切位置（某个 `.tex` 文件中的位置，或记号列表中的下一个记号）。一旦该新输入源耗尽（例如记号列表中不再有记号，或到达文件末尾），它就会从栈中弹出，而 `curinput` 会被更新，以确保 TeX 恢复从先前的来源获取记号。

## 深入探究（可选阅读）

以下各节为喜欢了解细节的读者提供额外的背景信息。

### 真实的记号列表

下图使用 Overleaf 定制构建的 Knuth TeX 生成，该版本可访问 TeX 的内部数据和数据结构。这个记号列表示意图以先前给出的简化版本为基础，并包含额外数据，例如显示由 `\\jobname` 生成的字符具有类别码 12，而非通常的类别码 11。在此图中，“节点”只是 TeX 对所使用的一个内存存储单元的名称。

![TeX 记号列表内部](/files/085b8a2c0fdea49d2170592ac5c9f2a7877e272a)

### TeX 如何读取和处理 \jobname

此外，为求完整，以下概述了 TeX 在检测到 `\\jobname` 位于我们输入 `.tex` 文件中时的“思考过程”。在此图中，我们看到 TeX 如何检测转义字符（`\` ，其类别码为 0），处理字符序列 `jobname`，生成一个记号并查找该 `\\jobname` 命令的含义；此时 TeX 会发现它的命令码大于 100，表明它是一个可展开命令。

![TeX 如何扫描并处理 \jobname](/files/f8767592bc6a809a160faba3734389744f643af6)

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